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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
BIO 158 – Biologia Celular e Molecular 
Lorran de Andrade Pereira 
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Roteiro 08: Replicação do DNA 
 
A partir da leitura e interpretação do capítulo 5 (p. 263 a 295) de ALBERTS (2010) e do capítulo 12 (p 308 a 
316) de PIERCE (2011), responda as questões propostas para estudo. 
 
1. Associe a estrutura da molécula de DNA ao seu processo de replicação. 
 As duas fitas da molécula de DNA pode separar-se e servir como moldes para a síntese das fitas 
complementares novas, cujas sequências seriam ditadas pelas especificidade do pareamento de bases. O 
processo é chamado de replicação semiconservativa porque uma fita do DNA parental é conservada em 
cada molécula de DNA da progênie. 
 Esse processo requer o reconhecimento de cada nucleotídeo presente na fita de DNA, por um 
nucleotídeo complementar, não-polimerizado, e necessita que as duas fitas da dupla-hélice de DNA seja 
separadas, pelo menos transitoriamente, de forma que as pontes de hidrogênio dos grupos doadores e 
aceptores de cada base fiquem expostas para o pareamento. 
 
2. Identifique e analise três características da replicação do DNA. 
 A replicação do DNA é sempre semi-conservativa, pois cada uma das fitas parentais servem de 
molde para a formação de uma nova fita completa. Devido a cada uma das duas células-filhas de uma 
célula em divisão herdarem uma nova dupla-hélice de DNA, contendo uma fita velha e uma nova, é 
comumente dito que o DNA é replicado "semiconservativamente", pela DNA polimerase, que catalisa a 
síntese do DNA, que ocorre na direção 5' - 3', onde cada novo desoxirribonucleosídeo trifosfato 
conduziria a ativação do trifosfato, necessário para a sua própria adição. 
 
3. Descreva o processo de replicação do DNA em células procarióticas, discriminando os seus passos 
fundamentais e enzimas envolvidas. 
 A replicação do DNA em células procarióticas tem 
início na forquilha de replicação, onde o DNA de ambas as 
novas fitas-filhas é sintetizado por um complexo 
multienzimático, que contém a DNA polimerase. Devido a 
orientação antiparalela das duas fitas de DNA na dupla-
hélice, este mecanismo requer que uma das fitas cresça na 
direção 5' - 3' e outra na direção 3' - 5'. Porém, nenhuma 
DNA polimerase atua na direção 3' - 5'. Para isso, há os 
fragmentos de Okazaki, transitório segmento de DNA na 
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forquilha de replicação que são sintetizados somente na direção 5' - 3' da cadeia, juntando-se após a sua 
síntese para forma cadeias longas de DNA, pela mesma enzima DNA ligase que une as aberturas 
formadas durante a reparação do DNA. 
 A forquilha de replicação tem uma estrutura 
assimétrica. A fita-filha de DNA, continuamente 
sintetizada, é conhecida como fita líder e a sua síntese 
precede, ligeiramente, à síntese da fita-filha sintetizada 
descontinuamente e conhecida com fita retardada. A 
síntese da fita retardada é atrasada porque ela deve esperar 
que a fita líder exponha a fita molde, onde o fragmento de 
Okazaki é sintetizado. A síntese da fita retardada, por 
meio de um mecanismo descontínuo, significa que 
somente uma DNA polimerase do tipo 5' - 3' é necessária 
para a replicação do DNA. 
 Proteínas adicionais são necessárias para ajudar na separação da dupla-helice, possibilitando a 
exposição da fita molde para que esta possa ser copiada pela DNA polimerase. A DNA helicase são 
proteínas que hidrolisam ATP, quando ligadas à DNA fita simples, utilizando este princípio para se 
deslocarem rapidamente ao longo de uma molécula de DNA fita simples, onde esta enzima encontram 
uma região de dupla-hélice, procedem o deslocamento ao longo da fita, e abrem a hélice como uma 
alavanca (quebrando suas pontes de hidrogênio). As proteínas ligadoras de DNA fita simples (proteínas 
deslizadoras da hélice) ligam-se às fitas expostas de DNA sem cobrir suas bases, permitindo que estas 
fitas fiquem disponíveis para servirem como moldes, e assim, estabilizam a conformação desenrolada da 
fita simples. Ainda, esta ligação cooperativa cobre completamente as regiões de DNA fita simples, 
prevenindo a formação de pequenas hélices a partir dos grampos, que, se formadas, impediriam a síntese 
pela DNA polimerase. 
 Assim, entra "em ação" o iniciador. Para a fita líder, faz-se necessário apenas no início da 
replicação; uma vez que a forquilha de replicação seja estabelecida, uma extremidade pareada da cadeia 
será continuamente oferecida para que o DNA polimerase adicione novos nucleotídeos. Porém, um 
mecanismos especial se faz necessário para produzir a fita iniciadora pareada na fita retardada. O 
mecanismo envolve a DNA primase (ou RNA primer), que utiliza de ribonucleosídeos trifosfato para a 
síntese de cadeias curtas de RNA iniciadores. Esses iniciadores são feitos espaçadamente na fita 
retardada, onde são alongados pela DNA polimerase para iniciar o fragmento de Okazaki, que termina 
quando esta enzima desliza até o RNA iniciador preso na extremidade 5' do fragmento anterior. Para se 
produzir uma cadeia continua de DNA, a partir de muitos fragmentos de DNA feitos na fita retardada, um 
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sistema especial de reparação atua rapidamente para degradar o RNA iniciador mais antigo e substituí-lo 
por DNA. Então, a DNA ligase une a extremidade 3' do novo fragmento de DNA à extremidade 5' do 
fragmento anterior, para completar o processo. 
 A DNA polimerase tem tendência de se dissociar da molécula de DNA. Isso permite sua 
reciclagem após sintetizar um fragmento de Okazaki e iniciar um outro. Porém, dificultaria, para a 
polimerase, a síntese de fitas longas de DNA. Assim, há ajuda de uma proteína acessória que funciona 
como uma cinta regulada. Denominada de anel deslizante, mantém a polimerase firmemente ligada ao 
DNA, quando está em movimento, liberando-a assim que ela para. 
 Um suporte giratório é formado na hélice de DNA por proteínas conhecida como DNA 
topoisomerases, impedindo que o DNA se emaranhe durante a replicação, quebrando a ponte fosfodiéster 
da fita de DNA, e ligando-a novamente. 
 
4. Identifique a propriedade das DNA polimerases que proporciona a fidelidade do processo de 
replicação. 
 A alta fidelidade da replicação do DNA depende de vários mecanismos de "verificação", que 
atuam sequencialmente para remover a inserção destes erros. Um importante processo de verificação 
depende de propriedades especiais da DNA polimerase. Elas necessitam exclusivamente da extremidade 
3' -OH de uma fita iniciadora pareada, para adicionar mais nucleotídeos. Além disso, as moléculas de 
DNA, com um nucleotídeo não-pareado na extremdade 3' -OH da fita iniciadora, são ineficazes como 
moldes. As moléculas de DNA polimerase são capazes de lidar com tais DNAs com pareamento incorreto 
através de uma subunidade catalítica ou de subunidade ligada covalentemente, que separa e corta 
qualquer resíduo não-pareado na extremidade do iniciador. O mecanismo de corte, através da atividade 
desta exonuclease de verificação 3' - 5', prossegue até que o número suficiente de nucleotídeos seja 
removido da extremida 3', gerando uma extremidade pareada que possa iniciar a síntese de DNA. Assim, 
a DNA polimerase funciona com uma enzima de autorreplicação que remove seus próprios erros de 
polimerização, enquanto desliza ao longo da molécula de DNA. 
 
5. Analise peculiaridades da replicação do DNA em cromossomos eucarióticos considerando: as origens 
de replicação, a associação com histonas (nucleossomos), o grau de condensação da cromatina e os 
telômeros. 
 Os mecanismos básicosde replicação do DNA, incluindo tanto a geometria da forquilha de 
replicação quanto os componentes proteicos do aparato de replicação, são similares em procariotos e 
eucariotos. A principal diferença é que o DNA eucariótico é replicado não como um DNA nu, mas como 
uma cromatina (descondensada) onde o DNA é complexado a proteínas firmemente ligadas, denominadas 
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histonas. As histonas formas estruturas em forma de disco em torno das quais o DNA é enrolado. criando 
uma unidade estrutural repetitiva denominada nucleossomo. Os nucleossomos são espaçados a intervalos 
de aproximadamente 200 pares de bases ao longo do DNA, o que talvez explique porque os novos 
fragmentos de Okazaki são sintetizados na fita retardada a intervalos de 100 a 200 nucleotídeos, como em 
bactérias. Os nucleossomos podem também atuar como barreiras que diminuem o movimento das 
moléculas de DNA polimerase, o que explicaria o deslocamento das forquilhas de replicação eucarióticas 
se apenas um décimo mais acelerado do que as forquilhas de replicação bacterianas. A cromatina 
altamente condensada replica mais tarde, enquanto genes na cromatina ativa (descondensado) replicam 
mais cedo. Regiões diferente de um mesmo cromossomo replicam em momentos distintos. 
 Os telômeros são sequências de DNA especiais, presentes nas extremidades dos cromossomos 
eucarióticos. Essas sequências consistem de muitas repetições em tandem de uma sequência curta, que 
contém u bloco de nucleotídeos G adjacentes. Sua função é manter a estabilidade estrutural do 
cromossomo. Durante a replicação, essas extremidades são alongadas por uma telomerase, permitindo 
que a polimerase da nova fita de DNA seja completada. Ela reconhece a fita rica em G de uma sequência 
repetida telomérica, alongando-a na direção 5' - 3'. Ela sintetiza uma nova cópia de repetição, utilizando 
um molde de RNA, que é um componente próprio da enzima. Assim, a replicação da extremidade do 
cromossomo pode ser completada pela DNA polimerase. Após o fim da replicação, essa extremidade 
alongada é retirada.