Aula 2- Replicação.pdf

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MSc. BRUNO DA SILVA GOMES 
REPLICAÇÃO 
bsgomes100@gmail.com 
FACULDADE UNINASSAU 
BIOLOGIA MOLECULAR 
@bsgomes100 
BIOLOGIA MOLECULAR 
DNA 
 Importância 
o Molécula que armazena e transmite as informações que 
resultarão nas características de um indivíduo 
 
 Transmissão  Replicação 
 
 Semiconservativa 
 
 Ocorre durante o processo de divisão celular 
BIOLOGIA MOLECULAR 
Replicação 
 Replicon 
o Unidade de DNA na qual ocorre um evento individual de 
replicação 
 
 Cada replicon é ativado somente uma vez, em cada 
ciclo celular. 
 
 O replicon é definido por possuir os elementos de 
controle necessários à replicação. Ele possui uma 
origem na qual a replicação será iniciada e pode 
também conter uma região terminal, onde a replicação 
termina. 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 De um modo geral, uma molécula de DNA que está se 
replicando apresenta dois tipos de regiões: 
o Uma que já foi replicada e outra que ainda está se 
replicando. 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 
A região não replicada consiste 
em uma dupla-hélice parental, 
já a região aberta corresponde 
às duas fitas que já foram 
replicadas. 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 Quando o replicon é circular, a presença de um olho 
forma uma estrutura θ (letra grega teta) formato dessa 
letra grega. 
 
 Estas estruturas puderam ser definidas através de 
microscopia eletrônica. 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 O ponto no qual cada replicação ocorre é chamado 
forquilha de replicação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Os replicons podem ser unidirecionais ou bidirecionais. 
 
 Isso dependerá do número de forquilhas que são formadas 
a partir da origem. 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 Nos eucariontes, a replicação requer “múltiplas 
origens”, devido ao tamanho de seu genoma. 
 
 A replicação é bidirecional e, em ambas as fitas, 
simultânea. 
 
 Este processo gera “bolhas de replicação”. 
 
BIOLOGIA MOLECULAR 
Regiões Codificadoras e Não-Codificadoras do DNA 
 O DNA é formado por 2 regiões: 
 
Região Gênica 
•É a porção que codifica para 
um produto final 
 
Cadeia polipeptídica ou um 
RNA 
Gênicas Intergênicas 
Região Intergênica 
É a porção regulatória 
Sinaliza o início ou o final 
de um gene 
Influencia a transcrição 
gênica ou o ponto de início 
para a replicação do DNA 
Intergênicas Gênicas 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 
 
 Os mecanismos celulares responsáveis pela 
replicação do DNA foram descobertos primeiramente 
em bactérias. 
 
 A replicação em eucariotos ocorre através de 
proteínas análogas e com processos semelhantes à 
replicação do DNA de E. coli. 
 
BIOLOGIA MOLECULAR 
Principais enzimas envolvidas na replicação do DNA 
 
1. DNA 
Polimerases 
2. Endonucleases 
3. Helicases 
4. Topoisomerases 
5. Primases 
6. Telomerases 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 DNA polimerase 
o Principais enzimas envolvidas no processo; 
 
o Responsáveis pela adição de nucleotídeos e reparo 
 
o Requerem um modelo e um primer (segmento de RNA 
sintetizado pela primase) complementares para início – 
alongamento 
 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 DNA polimerase 
o Em bactérias existem três tipos de polimerases: 
 
• DNA polimerase I, possui baixa capacidade de polimerização 
5’3’ e é a única que possui atividade exonucleásica 5’  
3’em DNA dupla fita. 
 
• DNA polimerase II, possui uma capacidade de polimerização 
baixíssima e o seu papel na célula ainda não foi muito bem 
elucidado. 
 
• DNA polimerase III, é a principal responsável pela síntese 
das fitas de DNA devido a sua alta capacidade de 
polimerização. 
 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 Helicases 
o Constituem uma classe de enzimas que podem se mover ao 
longo da fita dupla de DNA utilizando a energia da hidrólise 
de ATP para separar as duas fitas da molécula. 
 
 SSB (“single-strand-binding”) 
o Ligam-se a cada uma das fitas impedindo o reanelamento 
das mesmas. 
 
 Primase 
o RNA polimerase que sintetiza pequenas moléculas de RNA 
utilizadas como iniciadores durante o processo de replicação 
do DNA. 
 
 Topoisomerases 
o Responsáveis por aliviar a torção na parte da fita que não 
está sendo replicada. 
 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 A síntese de novas fitas é feita pela enzima DNA-
polimerase 
 A DNA polimerase precisa de um “Primer”, que é um 
pedaço de RNA sintetizado por uma RNA polimerase 
especial chamada Primase 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 O DNA é uma espiral dupla. 
 
 Dessa forma, a única maneira de abrir a estrutura é 
distorcendo a molécula, giro por giro, e posteriormente 
rompendo as pontes de hidrogênio 
 
o Cada giro da molécula é composto de 10 pares de bases 
o A molécula de DNA deve dar uma volta de 360º a cada 10 
pares de bases para que a replicação aconteça. 
 
 Em Escherichia coli, a velocidade de replicação é de cerca 
de 30.000 nucleotídeos por minuto 
o Isso significa que o DNA tem de ser girado 3.000 vezes por 
minuto para facilitar o desenrolamento da molécula de DNA 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 A enzima DNA helicase separa as fitas de DNA 
utilizando a hidrólise de ATP como energia. 
 Após a abertura das fitas, a proteína SSB se liga ao 
DNA simples fita, impedindo que a dupla fita seja 
novamente formada. 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 Considerando a molécula dupla-hélice girando e 
sendo aberta pela DNA helicase, a tendência do DNA 
que está mais à frente é de ficar superespiralado, pois 
a estrutura vai ficando mais apertada. 
 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 
 
 Conforme as fitas vão se abrindo e sendo copiadas, o 
DNA que está mais à frente na forquilha de replicação 
vai ficando cada vez mais compactado, até chegar 
num ponto em que vai ocorrer a formação de 
superespiras e será impossível continuar rompendo 
as pontes de hidrogênio. 
 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 É necessário um mecanismo que coordene esse 
processo, de modo que a replicação possa ocorrer ao 
longo de toda molécula de DNA. 
 
 Nessa etapa, entram em ação enzimas conhecidas 
como topoisomerases 
 
 As mesmas enzimas que participam do processo de 
superespiralamento do DNA. 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 A estrutura antiparalela do DNA dupla hélice surge 
como um empecilho para o mecanismo de replicação. 
 
 A forquilha de replicação é formada e a replicação 
ocorre bidirecionalmente e simultaneamente nas duas 
fitas a partir da origem de replicação. 
 
 
A enzima DNA polimerase só realiza a adição de um 
novo nucleotídeo a partir de um molde de DNA na 
orientação 5’ - 3’. No momento em que as pontes de 
hidrogênio são rompidas, ocorre a formação de duas 
fitas simples, uma delas 5’ - 3’ e a outra 3’ - 5’, de modo 
que uma delas pode ser replicada. 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 Uma das fitas do DNA é sintetizada de forma 
contínua, enquanto a outra é sintetizada de forma 
descontínua. 
 
 Uma exposição por um curto intervalo de tempo 
demonstrou a formação de fragmentos 
correspondendo a um tamanho em torno de 1.000 a 
2.000 pares de bases. 
 
 Após períodos mais longos, observou-se a formação 
de segmentos maiores de DNA. 
 
 Esses fragmentos receberam o nome de Okazaki. 
BIOLOGIA MOLECULAR 
 A fita de DNA que é sintetizada de forma contínua 
recebe o nome de fita líder 
 
 A fita que é sintetizada de forma descontínua recebe o 
nome de fita tardia. 
 
 O grupamento 3’ hidroxila de um fragmento é ligado 
ao grupamento fosfato do outro fragmento através de 
uma enzima chamada DNA LIGASE. 
 
BIOLOGIA MOLECULAR