BioCel-VET_20111_Aula11_ReplicacaoDNA_CicloCelular

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Ciclo Celular
Fases do Ciclo Celular
Duração do ciclo celular
O ciclo celular é dividido em duas grandes etapas:
-Intérfase – G1, S e G2
-Mitose
Todas as células passam por um ciclo de vida que, assim como a vida de um 
organismo complexo, apresenta diferentes fases e é irreversível. 
Duração de cada fase em 
células em cultura
Fase Duração (horas)
Duração de um ciclo
Em cada fase do ciclo a célula executa diferentes 
atividades 
G1: gap 1
S: síntese de DNA
G2: gap 2
Ponto de 
checagem de 
ambiente
Crescimento 
celular
Ponto de 
checagem de 
fuso mitótico
Ponto de 
checagem de 
DNA não 
duplicado
Ponto de 
checagem de 
forquilhas de 
DNA
Ponto de 
checagem de 
de DNA
Ciclinas e Cdks
• Ciclina
– São proteínas que regulam o 
ciclo celular, definem se a 
célula passará para o estágio 
seguinte.
• Apresentam estrutura similar, 
com “caixa de ciclina”.
• Tipos principais: A, B, D, E.
• Cdk: quinase dependente de 
ciclina
– São quinases que precisam se 
ligar a ciclinas para ter 
atividade catalítica.
– Cdk1 – ciclina B
– Cdk2 – ciclinas A e E
– Cdk4, Cdk6 – ciclina D1, D2, 
D3
• São reguladas também por 
modificações pós-traducionais, 
proteólise de cofatores, ligação 
de inibidores, fosforilação 
(CAK).
Padrão de Variação das Cdks
A proteólise regulada 
das ciclinas depende de: 
- APC/C – complexo 
promotor de anáfase 
(atividade de ubiquitina 
ligase de proteossomo), 
ativado durante a 
mitose;
-SCF - atividade de 
ubiquitina ligase, 
diversos tipos, função em 
G1S.
Cdk1-B
Cdk2-A
Na PM, APC/C 
degrada Cdk2-A
APC/C 
degrada Cdk1-B e
securina no fim de M
Em G1 ocorre 
inibição das 
Cdks 
Cdk4-D, 
Cdk6-D,
Cdk2-E leva à 
passagem pelo 
ponto de 
restrição
Cdk2-A leva à 
síntese de DNA
Controle do Ciclo Celular
• Pontos de checagem controlam a transição entre os 
estágios:
– Ponto de restrição (em G1): verifica tamanho, estado fisiológico da 
célula e interações com mec.
– Ponto de checagem de danos no DNA (final de G1 ou G2): 
monitoramento da integridade do material genético.
– Ponto de checagem da metáfase: impede a segregação 
cromossômica até que todos os cromossomos estejam ligados ao 
fuso mitótico.
Replicação do DNA
Organização da cromatina
Estágio final da replicação do DNA:
cromossomo metafásico
O ciclo celular é dividido em duas grandes etapas:
-Intérfase
-Mitose
A síntese (replicação) do DNA ocorre durante a intérfase.
Para entender a formação dessa estrutura, vamos “voltar ao início, relembrando a 
estrutura dos ácidos nucléicos”, subunidades básicas das moléculas de DNA e RNA.
Ácidos Nucleicos
Bases Nitrogenadas
Características gerais da replicação do DNA
• O DNA é sempre sintetizado na direção 5´ 3´, e precisa de um
molde.
• As enzimas que realizam a polimerização do DNA são as DNA 
polimerases.
• Reação catalizada pelas DNA polimerases: ligações fosfodiéster
que ligam o OH do C3 da desoxirribose do último nucleotídeo da 
cadeia e o fosfato ligado ao C5 do nucleotídeo a ser 
acrescentado.
• A síntese é semiconservativa: cada molécula nova de DNA tem 
uma fita da molécula de origem.
Replicação semiconservativa
Replicação
Replicação
Replicação
Fita molde
Término 5´
Término 3´
Término 5´
Novo nucletídeo
Com 3 fosfatos
Ligação catalisada pelas DNA polimerases
Ligação
fosfodiéster
Pareamento de nucleotídeos entre fitas 
complementares: A com T, C com G
O DNA pode sofrer separação reversível
P
o
rc
e
n
ta
g
e
m
 d
e
 p
a
re
s
 G
C
DNA fita simples
DNA dupla 
fita
A
b
s
o
rb
â
n
c
ia
 e
m
 2
6
0
 n
m
DNA polimerases
• Utilizam trifosfatos de desoxirribonucleotídeos como 
precursores: dATP, dCTP, dGTP, dTTP.
• Fazem a elongação sempre de 5´ 3´ e definem o 
nucleotídeo a ser acrescentado a partir da fita molde.
• Em procariotos: DNA polimerase I, II e III (principal para 
replicação).
• Em eucariotos: 
– e correspondem a Pol III de procariotos. 
– , : mecanismos de reparo.
– : replicação de DNA mitocondrial.
DNA polimerases precisam de moléculas iniciadoras 
(primers)
• As DNA polimerases não conseguem sintetizar DNA 
diretamente a partir de desoxinucletídeos trifosfatados 
livres (dNTPs): precisam de uma sequência molde 
(template) e de uma molécula iniciadora (primer).
Iniciação da replicação
• A replicação se inicia em locais específicos do DNA, 
denominados origem de replicação.
• Cada região cromossômica contém dezenas de origens de 
replicação, o que permite que a replicação se inicie 
simultâneamente em regiões distintas da molécula.
• Réplicons são as unidades de replicação associadas a 
cada origem de replicação.
• Na origem de replicação, o DNA se se associa ao 
complexo proteico pré-replicativo (ORC).
• O ORC é ativado no início da fase S, formando uma 
estrutura denominada forquilha de replicação.
A replicação é bidirecional
Uma vez iniciada a replicação, ela se 
propaga em ambas as direções da 
molécula de DNA.
A partir de uma origem de replicação 
se formam duas forquilhas de 
replicação que se movem em direções 
opostas.
Replicação do DNA
• 1o passo: As HELICASES
desenrolam o DNA 
• Proteínas SSP (single 
strand proteins) estabilizam 
as fitas simples para não 
reassociarem.
• 2o passo: a PRIMASE forma 
um primer de RNA, onde a 
Pol adiciona 20 a 30 nts 
(iDNA).
3o passo: a DNA polimerase inicia a forquilha de 
replicação
Cadeia líder ou contínua
Cadeia descontínua
Fragmento de Okazaki
Primer de RNA
Ligação entre dois fragmentos
Fita de DNA de origem
Sentido de movimentação 
da forquilha
Processamento da cadeia descontínua
• RNAse H degrada os primers de 
RNA.
• A DNA polimerase preenche os 
espaços deixados pela ação da 
RNAse H.
• DNA ligases ligam os 
fragmentos de Okazaki.
• Topoisomerases evitam o 
superenovelamento da fitas
Término da replicação: ação das 
TELOMERASES
• Os telômeros são constituídos de milhares 
de repetições de sequências TTAGGG em 
vertebrados.
• A sequência 3´ se extende de 12 a 16 
nucleotídeos à frente da sequência 5´. 
• Isso acontece porque a cadeia descontínua 
não consegue preencher o espaço final 
onde havia o primer da última sequência, o 
que causaria encurtamento da fita a cada 
ciclo de replicação.
• A telomerase evita o encurtamento da fita 
descontínua, pois possui uma fita de RNA 
que funciona como molde para aumentar a 
fita 3´, que pode então servir de molde pra 
síntese da fita complementar.
Mecanismos de Reparo de DNA
• Verificação pelas DNA polimerases
• Sistema de excisão de base
• Sistema de excisão de nucleotídeo
• Sistema de excisão de pareamento (mismatch) 
errôneo
“Leitura de prova” das DNA polimerases
• DNA polimerases possuem atividade de exonuclease 3´-
5´ (atividade de proofreading).
Sítio de polimerização
Sítio de atividade exonuclease
Deaminação espontânea de citosina
Excisão de Base
Dímeros de timina
A ação dos raios UV pode levar à 
dimerização de timinas no DNA.
Reparo por excisão de nucleotídeo: sistema de 
reparo de dímeros de timina
A importância deste mecanismo é evidenciada 
pela existência da doença xeroderma 
pigmentosum, onde o indivíduo afetado é muito 
suscetível a tumores de pele e não podem se 
expor à luz.
Sistemas de reparo de pareamento errôneo
Quando ocorre detecção de um 
pareamento errôneo (mismatch)no 
DNA, a célula utiliza mecanismos que 
envolvem (1) detecção da fita correta, 
(2) a ação de endonucleases para clivar 
a região com a mutação e de (3) DNA 
polimerases e ligases para reparar a 
região.