DNA e RNA [Modo de Compatibilidade] 22.05

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1
GENÉTICA MOLECULAR
DNA e RNADNA e RNA
ProfªProfª NivâniaNivânia CameloCamelo
Pr
of
a.
 M
e. 
N
iv
ân
ia
 C
am
el
o
2
ÁCIDOS NUCLÉICOS
- São macromoléculas presentes em todas as
células.
livres
combinados com proteínas (nucleoproteínas).
- Podem ser de 2 tipos:
DNA:ácido desoxirribonucléico
RNA:ácido ribonucléico
- São formados por unidades menores:
nucleotídeos. Pr
of
a.
 M
e. 
N
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ân
ia
 C
am
el
o
3
DNA - FUNÇÕES
Armazenamento da informacão 
genética
Contém os genes, responsáveis pelo 
comando da atividade celular e pelas 
características hereditárias. 
Cada molécula de DNA contém vários genes 
dispostos linearmente ao longo da molécula. 
Cada gene, quando em atividade, é transcrito 
em moléculas de RNA � síntese de proteínas. 
Pr
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 M
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N
iv
ân
ia
 C
am
el
o
4
- RNA ribossomal (rRNA) - Componentes 
estruturais de ribossomos. Traduz os códons em uma 
seqüência de aminoácidos. Une os aminoácidos por 
ligações peptídicas
- RNA mensageiro (mRNA) – Intermediário. 
Contém a informação genética para a sequência de 
aminoácidos das proteínas
- RNA transferência (tRNA) - moléculas 
adaptadoras que traduzem informação do mRNA 
em aminoácidos. Identifica e transporta os 
aminoácidos até o ribossomo.
RNA: Várias funções
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
-Cada nucleotídeo é formado por:
açúcar (pentose) 
grupo fosfato
base nitrogenada
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ESTRUTURA DO DNA
� Polímero formado por monômeros chamados nucleotídeosnucleotídeos
Pr
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7
OS ÁCIDOS NUCLÉICOS
Constituintes:
� Nucleotídeos � formados por três diferentes tipos de
moléculas:
� um açúcar (pentose) � desoxirribose no DNA e
ribose no RNA.
� um grupo fosfato.
� uma base nitrogenada.
Nucleotídeo de DNA
Nucleotídeo de RNA
OBS.: A molécula sem o grupo 
fosfato é chamada nucleosídeo.
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PENTOSES
Desoxirribose (DNA)
OHOH2C
H
H
HH H
OH
OH
1´
5´
4´
3´ 2´
Ribose (RNA)
OHOH2C
H
OH
HH H
OH
OH
1´
5´
4´
3´ 2´
RNA versus DNA
Pr
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ESTRUTURA DO NUCLEOTÍDEO
� Grupo fosfato
� Pentose (açúcar)
� Bases nitrogenadas
Pr
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BASES NITROGENADAS
Compostos heterocíclicos de carbono e nitrogênio:
� Pirimidinas (bases pirimídicas): anel heterocíclico 
único � citosina (C) e timina (T) no DNA; citosina (C) e 
uracila (U) no RNA.
� Purinas (bases púricas): dois anéis heterocíclicos �
guanina (G) e adenina (A) � presentes tanto no DNA 
quanto no RNA.
Pr
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BASES NITROGENADAS
Desmetilação da timina � uracila.
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Citosina N
H
O
N
N
HH
N
H
O
O
N
H3C H
Timina
Purinas
Pirimidinas
Guanina
N
N N N
NH
H
H
H
O
DNA - BASES NITROGENADAS
Adenina
N
H
N
N N
N
H
H
Pr
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Citosina N
H
O
N
N
HH
Purinas
Pirimidinas
Adenina
N
H
N
N N
N
H
H
Guanina
N
N N N
NH
H
H
H
O
RNA - BASES NITROGENADAS
OH
N
H
O
H H
Uracila
N
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LIGAÇÃO GLICOSÍDICA
Ligação covalente estabelecida entre o C 1’ da 
pentose e o N1 das pirimidinas ou o N9 das purinas.
Pentose + base nitrogenada = nucleosídeo.
Figura representativa de nucleosídeos de DNA
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N
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C
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S
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Profa. Me. Nivânia Camelo
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O
T
ÍD
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O
S
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N
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Profa. Me. Nivânia Camelo
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-
LIGAÇÃO FOSFODIÉSTER
Ligação covalente estabelecida entre o carbono 3’ 
de um nucleotídeo e o fosfato ligado ao carbono 5’ 
do nucleotídeo seguinte. 
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LIG
AÇÃO
 FO
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D
IÉSTER
FO
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AÇÃO
 D
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 D
IN
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CLEO
TÍD
EO
+
Profa. Me. Nivânia Camelo
19
FORMAÇÃO DE UMA CADEIA 
SIMPLES DE NUCLEOTÍDEOS
C 5’ da pentose de 1 
nucleotídeo liga-se a OH 
do C 3’ do nucleotídeo 
anterior através de grupo 
fosfato
LIGAÇÃO FOSFODIÉSTER
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POLIMERIZAÇÃO
Ligação fosfodiéster �
ácidos nucléicos ficam com 
polaridade determinada � em 
uma extremidade temos livre 
a hidroxila do carbono-5’ da 
primeira pentose e na outra, a 
hidroxila do carbono-3’ da 
última pentose.
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D
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PLA
 HÉLIC
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Profa. Me. Nivânia Camelo
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LEI DA COMPLEMENTARIEDADE DAS BASES 
NITROGENADAS
TIMINA/URACILA
CITOSINA
GUANINA
ADENINA
ADENINA
GUANINA
CITOSINA
TIMINA/URACILA
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Erwin Chargaff (1950) � técnica para medir a 
quantidade de cada tipo de base no DNA de 
diferentes espécies. 
� quantidade relativa de um dado nucleotídeo 
pode ser diferente entre as espécies, mas sempre 
A = T e G = C.
DNA - REGRA DE CHARGAFF
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� razão 1:1 entre bases púricas e pirimídicas em
todos os organismos estudados : A + G = T + C.
� quantidade relativa de cada par AT ou GC pode
variar bastante de organismo para organismo.
DNA - REGRA DE CHARGAFF
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DNA - MOLÉCULA
Consiste de duas cadeias (fitas) helicoidais
polinucleotídicas, enroladas ao longo de um mesmo eixo,
formando uma dupla hélice .
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DNA - MOLÉCULA
Na dupla hélice as duas fitas de DNA são complementares
(A = T e G = C) e apresentam polaridades opostas � anti-
paralelas:
� polaridade 5’�3’ em uma fita e 3’�5’ na outra.
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Bases são complementares.
Pontes de hidrogênio � entre os grupamentos amino e 
carbonil de duas bases � ocorrem em função da 
configuração eletrônica e da configuração espacial da 
molécula:
A = T → 2 pontes de hidrogênio
G ≡ C → 3 pontes de hidrogênio MAIS ESTÁVEL
DNA - PAREAMENTO DE BASES
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Ligação entre 2 cadeias de 
nucleotídeos → PONTES DE 
HIDROGÊNIO
Pr
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DNA - PAREAMENTO DAS FITAS
Complementares.
Anti-paralelas.
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Profa. Me. Nivânia Camelo
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Profa. Me. Nivânia Camelo
32
Profa. Me. Nivânia Camelo
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 DNA RNA 
Pentose desoxirribose ribose 
Bases púricas Adenina, guanina Adenina, guanina 
Bases pirimídicas Citosina, timina Citosina, uracila 
Estrutura 2 cadeias helicoidais 1 cadeia 
Enzima hidrolítica Desoxirribonuclease DNAse 
Ribonuclease 
RNAse 
Enzima sintética DNA-polimerase RNA-polimerase 
Origem Replicação TranscriçãoFunção Informação genética Síntese protéica 
Localização 
Principalmente núcleo 
(tb mitocôndrias e 
cloroplastos) 
Principalmente citoplasma 
(Tb núcleo) 
 
Pr
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a.
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CÓ
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IG
O
 G
ENÉTIC
O
CÓ
D
IG
O
 G
ENÉTIC
O
Profa. Me. Nivânia Camelo
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GENESGENES
� Segmentos funcionais do DNA
� A seqüência de DNA que contém a 
informação necessária para sintetizar uma 
molécula de RNA e a partir dele construir uma 
proteína.
� Segmento de cromossomo que contém a 
informação para produção de uma proteína
�Unidade fundamental da hereditariedadeP
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G
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É o conjunto de genes 
de um
 organism
oProfa. Me. Nivânia Camelo
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COMPOSIÇÃO DOS GENES
�Sequências reguladoras
�Região Promotora
�Segmento codificador
�Sequência de terminação 
5’
Regulador
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1) Sequências reguladoras
– Determinam quando e quantas vezes o gene deve ser 
transcrito. Na maioria dos genes localizam-se longe do 
codificador
2 tipos de reguladores
Amplificadores (mais numerosos): 
Inibidores:
2) Promotor
– Inicia a transcrição e sinaliza a partir de qual nucleotídeo o 
gene deve ser transcrito. Pode localizar-se próximo à 
extremidade 5’ do segmento codificador, onde inicia-se a 
síntese do RNA.
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3) Região codificadora
Íntrons: são seqüências de nucleotídeos que não servem, não 
vão ser utilizadas na síntese proteínas
Éxons: seqüências de nucleotídeos que vão formar o RNA 
mensageiro propriamente dito (seqüência que vai ser 
utilizada realmente para produção de proteínas)
4) Sequência de terminação – sequência de nucleotídeos 
(AATAAA) sinaliza para a enzima que está catalisando o 
processo de transcrição a parada da transcrição
Obs: Não confundir com códon de terminação ou de parada 
do RNAm, que marca o término da síntese da proteína no 
processo de tradução.
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Obs: Durante a retira dos íntrons → incorporação de 2 estruturas:
- CAP – evitar danificação da extremidade 5’ do RNAm por enzimas. 
Também faz o RNAm se ligar ao ribossomo na fase de síntese 
protéica.
- Na extremidade 3’ vai ser adicionada uma sequência de 250 adeninas 
(AAA...A) → poli A → proteger a extremidade 3’ da ação de 
enzimas e tb permitir a saída do RNAm pela membrana do 
núcleo. (?)
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Profa. Me. Nivânia Camelo
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CÓDON
Trinca de nucleotídeos que codifica um aminoácido 
específico;
Lidas de maneira sucessiva, não sobreposta;
Códon de iniciação (AUG) 
Códons de terminação (UAA, UAG e UGA)
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UUU UUU PhePhe UCUUCU Ser Ser UAUUAU TyrTyr UGUUGU CysCys
UUC UUC PhePhe UCCUCC SerSer UACUAC TyrTyr UGCUGC CysCys
UUA UUA LeuLeu UCA UCA Ser Ser UAAUAA stopstop UGAUGA stopstop
UUGUUG LeuLeu UCGUCG SerSer UAGUAG stopstop UGG UGG TrpTrp
CUU CUU LeuLeu CCU CCU Pro Pro CAUCAU HisHis CGUCGU ArgArg
CUC CUC Leu Leu CCCCCC ProPro CACCAC HisHis CGCCGC ArgArg
CUA CUA LeuLeu CCACCA ProPro CAACAA GlnGln CGACGA ArgArg
CUG CUG Leu Leu CCGCCG ProPro CAGCAG GlnGln CGGCGG ArgArg
AUUAUU IleIle ACUACU ThrThr AAUAAU AsnAsn AGUAGU SerSer
AUC AUC IleIle ACC ACC ThrThr AACAAC AsnAsn AGCAGC SerSer
AUA AUA IleIle ACAACA ThrThr AAAAAA LysLys AGAAGA ArgArg
AUG AUG MetMet ACGACG ThrThr AAGAAG LysLys AGGAGG ArgArg
GUUGUU Val Val GCUGCU AlaAla GAUGAU AspAsp GGUGGU GlyGly
GUCGUC Val Val GCCGCC Ala Ala GACGAC AspAsp GGCGGC GlyGly
GUAGUA Val Val GCAGCA Ala Ala GAAGAA GluGlu GGAGGA GlyGly
GUGGUG Val Val GCGGCG Ala Ala GAGGAG GluGlu GGGGGG GlyGly
�Existem 64 códons
�61 códons são utilizados para codificar os 20 aminoácidos
-A maior parte dos 
aminoácidos pode ser 
codificado por mais de 
um códon → “sinônimos”
- códons de terminação:
Marca o término da 
síntese da molécula 
protéica no momento 
em que a cadeia 
polipeptídica incorporar 
o último aminoácido
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É a relação entre a seqüência de bases no DNA e a
seqüência de aminoácidos na proteína
Características
Degeneração – um mesmo aminoácido pode ser codificado 
por vários códons diferentes;
Não ambigüidade – cada códon corresponde a somente um 
aminoácido;
Universalidade – o código genético é o mesmo nos mais 
diversos organismos (exceção: protozoários ciliados e 
mitocondriais);
CÓDIGO GENÉTICO
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REFERÊNCIAS
- DRLICA, K. Compreendendo o DNA e a clonagem gênica - 4ª 
ed. Editora Guanabara Koogan. Rio de Janeiro, 2005.
- JUNQUEIRA, L.C; CARNEIRO, J. Biologia Celular e 
Molecular - 8ª ed. Editora Guanabara Kooga., Rio de Janeiro, 
2005.
- ROBERTIS, E. M. F. De; HIB, J. Biologia Celular e Molecular -
3ª ed. Editora Guanabara Koogan. Rio de Janeiro, 2001.
- EÇA, L. P e colaboradores. Biologia Molecular - 1ª ed. Editora 
Revinter. Rio de Janeiro, 2001.
- FARAH, S. B. DNA Segredos e Mistérios - 2ª ed. Editora Sarvier. 
São Paulo, 2007.
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50
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Profa. Me. Nivânia Camelo
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EP
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A
Profa. Me. Nivânia Camelo
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52
� Processo pelo qual uma molécula de DNA se duplica 
dando origem a duas outras moléculas idênticas a 
molécula inicial, envolvendo um conjunto de proteínas
Enzimas envolvidas:
●SSBP (Single strand binding protein)
●Helicase
●Primase
●Topoisomerase
●Telomerase
●Polimerase (I, II e III)
●Ligase
REPLICAÇÃO DO DNA
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REPLICAÇÃO DO DNA
REPLISSOMO OU SISTEMA DA DNA REPLICASE:
1- Desenovelar dupla hélice e separar as duas fitas
2- Manter o DNA desenovelado
3- Superenovelamento
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1° Desenovelar dupla hélice e separar as duas fitas
HELICASES
�Reconhece a origem de replicação, corta e separa as duas fitas.
- Rompimento das pontes de H
- Podem se mover ao longo da fita dupla de DNA utilizando a 
energia da hidrólise de ATP para separar as duas fitas da molécula 
DNA
REPLICAÇÃO DO DNA
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2° Manter o DNA desenovelado
SSBP (Single Strand Binding Protein) proteína de estabilização 
de DNA fita simples => ligam-se a cada uma das fitas impedindo o 
reanelamento das mesmas
REPLICAÇÃO DO DNA
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3° Superenovelamento: anular a tensão criada pela abertura da 
dupla hélice
� necessidade de mais uma atividade enzimática que reduz a tensão 
da molécula � topoisomerase.
REPLICAÇÃO DO DNA
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TOPOISOMERASE
� responsáveis por aliviar a torção na parte da fita que não está 
sendo replicada
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59
PRIMASE
� Sintetiza pequenas moléculas de RNA utilizadas como 
iniciadores (primer) durante o processo de replicação do DNA
TELOMERASE
� Age evitando a perda do fim do cromossomo� Como o iniciador é instável, degrada com o tempo, 
diminuindo assim, o tamanho do cromossomo
REPLICAÇÃO DO DNA
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DNA POLIMERASE (I, II e III)
-Encaixe de novos nucleotídeos: A e T / C e G
-Realiza reparo
�DNA Polimerase III: alonga a fita contínua e os fragmentos da fita descontínua.
�DNA Polimerase I: retira os primers e substitue por nucleotídeos de DNA
�DNA Polimerase II: (?)
LIGASE
� Unir os fragmentos de DNA após a retirada dos primers
REPLICAÇÃO DO DNA
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Profa. Me. Nivânia Camelo
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H
elicase
P
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ase
SSB
P
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Helicase
Primase
SSBP
Polimerase III
A síntese de DNA é feita na direção 5´� 3’
3’
3’
5’
5’
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Helicase
SSBP
Polimerase III
A síntese de DNA é feita na direção 5´� 3’
3’
3’
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Primase
Polimerase III
A síntese de DNA é feita na direção 5´� 3’
3’
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5’
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Ligase
Ligase
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71
ESTÁGIOS DA REPLICAÇÃO 
1. INICIAÇÃO 
2. ALONGAMENTO
3. TERMINAÇÃO 
1. INICIAÇÃO
� Desanelamento e abertura das fitas
� Síntese do primer de RNA
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2. ALOGAMENTO
Fitas antiparalelas
Polimerização no sentido 5’ → 3’
Envolve duas operações distintas
a) Fita com síntese contínua (leading strand) 
� sintetizada continuadamente a partir de um iniciador na fita 
molde 3’ => 5’
--Síntese de um RNA Síntese de um RNA primerprimer pela pela primaseprimase na origem de replicaçãona origem de replicação
-- DesoxirribunocleotídeosDesoxirribunocleotídeos são adicionados pela DNA são adicionados pela DNA 
polimerasepolimerase III continuamente a partir do III continuamente a partir do primerprimer
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73
2. ALOGAMENTO (continuação)
b) Fita com síntese descontínua (lagging strand)
� Sintetizada descontinuadamente a partir de múltiplos 
iniciadores
- Pequenos iniciadores de RNA pela primase
- Cada iniciador é alongado pela DNA polimerase III �
�FRAGMENTOS DE OKAZAKI 
-A síntese de DNA é feita na direção 5´� 3’ 
-DNA polimerase I remove o primer de RNA do fragmento
adjacente e preenche os “gaps” entre os fragmentos que, então,
são unidos pela DNA ligasePr
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74
2. A
LO
G
A
M
EN
TO
Profa. Me. Nivânia Camelo
75
75
3. TERMINAÇÃO 
� Seqüências de nucleotídeos específicas no final dos 
cromossomos, incorporadas aos telômeros 
� Única fase regulada da replicação, de forma que só 
ocorra uma vez por ciclo celular ;
� Afetada pela metilação de DNA
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