Resumo de Replicação do DNA

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Disciplina: Genética básica e molecular Turma: MV3M Data: 10/10/2016
2° resumo do primeiro Bimestre Semestre: 2016/2
Professora: Ieda Carneiro Kalil
Aluna: Anna Clara Rollemberg 
Replicação do DNA
A Replicação do DNA é um processo que procede a divisão celular no qual são geradas cópias idênticas do DNA de uma célula-mãe, herdado por duas células-filhas. A replicação ocorre de forma semiconservativa em que uma fita parental, sintetiza uma nova fita. Esse processo deve ocorrer antes que uma célula possa produzir suas células-filhas. Exige também uma vigilância contínua e reparos na informação genética, pois o DNA é uma molécula que passa por vários danos, desde radiações, contato com compostos químicos, até por moléculas reativas dentro da célula. 
Cada fita do DNA, possui uma sequência de nucleotídeos que complementa exatamente a outra fita. Cada fita pode então servir de molde para a síntese de uma nova fita complementar. Por exemplo, uma fita 5’ dará origem a uma fita 3’, assim como uma fita 3’ dará origem a uma fita 5’, na qual podemos concluir que a informação genética contida no DNA é copiada precisamente. Esse processo permite com que a célula copie e replique seus genes, antes de passar para seus descendentes. 
O processo de replicação do DNA inicia-se com proteínas iniciadoras que se ligam ao DNA e provocam a abertura das fitas, quebrando as pontes de hidrogênio que há entre as bases. Há então o rompimento das pontes de hidrogênio em um pequeno segmento do DNA. Esse segmento recebe o nome de origem de replicação, que é caracterizada por uma sequência específica de nucleotídeos, na qual atraem as proteínas iniciadoras e que é de fácil separação. 
Durante o processo de replicação, há a formação de estruturas chamadas de forquilhas de replicação, nas quais possuem um formato em Y. As forquilhas se iniciam na extremidade do DNA, onde há inicialmente a adição de um primer na extremidade da fita molde. Assim que a forquilha se abre há inicialmente a adição de um primer na extremidade da fita molde. Assim que a forquilha de replicação se abre o suficiente, pela ação da DNA-helicase e pelo progresso da replicação da fita contínua, um primer interno é colocado e começa a síntese da fita descontínua, pelo primeiro fragmento de Okasaki. A fita contínua e os fragmentos de Okasaki são, sintetizadas pela DNA-polimerase. Quando a forquilha de replicação avança mais, outro fragmento de DNA é adicionado. Terminada a síntese do segundo fragmento, resta uma ponte fosfodéster a ser completada na fita simples recém-sintetizada, mas que não pode ser feita porque a enzima DNA-ligase não une RNA a DNA. Para que a DNA-ligase possa unir dois fragmentos de Okasaki consecutivos é indispensável que a DNA polimerase I retire o primer de RNA e ressintetize o espaço com DNA. 
Embora sejam diferentes em alguns detalhes, as forquilhas de replicação de todas as células procariotas e eucariotas possuem fitas-líder (fitas de DNA sintetizadas de modo contínuo) e retardadas (fitas de DNA sintetizadas de modo descontínuo). Essa característica é comum porque todas as DNA-polimerases utilizadas na replicação polimerizam apenas na direção 5’-3’. A correção dos erros ocorre ao mesmo tempo em que a síntese de DNA, pois antes de se adicionar um nucleotídeo à cadeia, a enzima verifica se o nucleotídeo inserido está pareado de forma correta. A DNA-polimerase então, possui uma atividade de polimerização 5’-3’ e também uma atividade de correção 3’-5’. A DNA-polimerase somente pode ligar um nucleotídeo a um nucleotídeo pareado na dupla-hélice do DNA, não podendo iniciar uma nova fita de DNA completamente nova. 
Para produzir uma fita nova contínua de DNA a partir de vários segmentos de ácidos nucleicos produzidos na fita retardada, a ação de três enzimas adicionais são necessárias. Essas atuam rapidamente para remover o iniciador de RNA, substituí-lo por DNA e unir os fragmentos de DNA. Uma nucleasse degrada o iniciador de RNA, uma DNA-polimerase chamada de polimerase de reparo substitui o RNA por DNA e a enzima DNA-ligase une a extremidade 5’-fosfato de um fragmento novo de DNA à extremidade 3’-OH do próximo. 
Para que a síntese de DNA possa ocorrer, a dupla-hélice deve estar aberta à frente da forquilha de replicação, de modo que os trifosfatos de desoxirribonucleosídeo possam ser pareados com a fita-molde. Dois tipos de proteínas de replicação, a DNA- helicase e a proteína ligadora de fitas simples, se associam para realizar essa tarefa. À frente da máquina de replicação está a helicase, que utiliza energia da hidrólise de ATP para separar a dupla-hélice a medida que se desloca sobre o DNA. A maioria das proteínas envolvidas na replicação do DNA é mantida unida em um grande complexo multienzimático que se desloca sobre o DNA como uma unidade, permitindo que ele seja sintetizado de modo coordenado nas duas fitas. 
Telomerase
A telomerase é um complexo enzimático, cuja a fração de RNA é complementar à sequência telomérica, permitindo o seu anelamento à molécula recém-formada. Após o anelamento, a telomerase permite o alongamento da molécula, formando uma extensão telomérica tipicamente repetitiva apenas na fita conservadora da molécula mãe, maior do que a original, permitindo a atuação do complexo RNA-polimerase- DNA-polimerase-Ligase, que alonga, por fim a fita recém-formada. 
O alongamento final que permite o surgimento do telômero na nova molécula de DNA deixa uma seção não duplicada que será perdida sem efeito nocivo para a molécula como um todo, deixando então a nova dupla-fita com mesmo comprimento telomérico da célula-mãe. 
A telomerase encontra-se ativa nas células germinativas, progenitoras e tumorais. Nas células somáticas, a telomerase encontra-se reprimida. A ativação da teloerase leva à imortalização celular, enquanto a repressão leva a uma contínua redução do tamanho cromossômico que acaba por levar à morte celular. 
PCR (reação em cadeia de polimerase)
É uma técnica desenvolvida nos anos 80 que tem a finalidade de fazer milhares de cópias de um único DNA. São utilizados tubos de ensaio contendo o DNA, primers e DNA-polimerase. 
A técnica consiste em:
Obtém-se uma amostra mínima de DNA;
São colocados a amostra de DNA, os primers e a enzima responsável pela a replicação- DNA-polimerase –em um tubo de ensaio;
Coloca-se então o tubo em uma máquina de PCR, que varia a temperatura de acordo com o programa;
Aquece-se então o tubo a uma temperatura de 94 °C para separar a dupla fita (desnaturar) de DNA;
Cada fita que foi desnaturada, serve de molde para a síntese de novas cadeias complementares;
Resfria-se então o tubo a uma temperatura de 54 °C para que os primers possam se anelar ao inicia de duas fitas simples, servindo como iniciadores para a polimerase;
Aquece-se então o tubo novamente, agora a uma temperatura de 72 °C, que é uma temperatura ideal para o funcionamento da DNA polimerase, que duplicará em uma nova fita. 
Referências:
http://www2.iq.usp.br/docente/goldberg/veterinaria2006/Aula_2_vet_2006.pdf
http://www2.iq.usp.br/docente/nadja/QBQ3401-aula2.pdf
https://www.ufpe.br/biolmol/aula2_DNAestrutrep.htm
http://www2.bioqmed.ufrj.br/prosdocimi/courses/bioquimica/Aula_7_ReplicacaoDoDNA.pdf
file:///C:/Users/REFGEevq/Downloads/122-322-1-PB.pdf
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Biotecnologia/PCR.php
Fundamentos da Biologia Celular- Alberts 3° edição