3-Replicação do DNA

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Replicação do DNA
Disciplina – Genética 
Professora – Vanessa Silva Retuci
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…perpetuação!!
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Norte Americano James Watson e pelo britânico Francis Crick ao decifrarem a estrutura molecular do DNA (1953), demonstraram como a molécula se auto duplicava, propondo, então, que:
Introdução:
 cada fita serviria de molde para a síntese de uma fita complementar;
- a seqüência dos pares de nucleotídeos (informação), era posteriormente traduzida para aminoácidos (o conjunto = proteínas). 
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 Processo de auto-duplicação do material genético;
 Transmissão das características hereditárias para gerações futuras;
 Algumas hipóteses foram propostas para a replicaçao do DNA.
Replicação do DNA
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As hipóteses para explicar a replicação do DNA (Mathew Meselson e Franklin Stahl,1958).
 Teoria conservativa;
 Teoria semiconservativa; 
 Teoria dispersivo. 
       
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 Nos organismos procarióticos a replicação inicia-se em um único ponto, denominada origem de replicação.
 Nos eucarióticos a replicação inicia em múltiplos pontos ao longo da dupla fita de DNA (replicação rápida). 
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(A) Replicação do DNA em procariotos.
(B) Replicação do DNA em eucariotos.
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Etapas da Replicação:
Desenrolamento das fitas;
Separação das duas fitas da dupla hélice parental (enzima helicase);
Ligação de proteínas para manter as fitas complementares separadas;
Zona de Replicação ou Forquilha de Replicação.
- Inicia-se a replicação em ambas as fitas;
- Numa fita a replicação acontece de forma contínua e na outra de forma descontínua.
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A replicação da fita descontínua foi uma incógnita até o experimento realizado por Reiji Okasaki, em 1968, onde pode explicar a incompatibilidade entre a replicação simultânea entre as duas fitas antiparalelas. 
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Enzimas envolvidas no processo de replicação:
 Início do processo = requer o reconhecimento da região de origem, que é realizado por um grupo de proteínas responsáveis por desenrolar a dupla fita e as manter abertas;
 O mecanismo para continuar abrindo as fitas é realizado por uma enzima específica;
 A cópia do molde sintetizando uma nova fita complementar é outra enzima. 
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Proteína DnaA – São proteínas que se ligam a seqüência de nucleotídeos específicos na origem da replicação e faz com as fitas de DNA se separem.
DNA helicase – São enzimas que se ligam a fita simples de DNA, próximo a zona de replicação e se movem na direção da fita dupla, forçando as fitas se separarem e provocando um desenrolamento. Assim que as fitas se abrem as proteínas desestabilizadoras se ligam a fita simples.
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-Proteína de ligação do DNA de fita simples – SSB (single strand binding protein) – Estas proteínas denominadas de proteínas desestabilizadoras da hélice, se ligam a fita simples de DNA, mantendo-as separadas.
 
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- DNA topoisomerase – Um problema de superdobramento ocorre a medida que as fitas se separam. As enzimas DNA topoisomerase são responsáveis pelo mecanismo para remover o superdobramento.
- Primase ou RNA primase – É a enzima responsável por sintetizar primer. As DNA polimerases não conseguem iniciar a síntese de uma fita complementar de DNA através de um molde completamente composto de fita simples. Elas necessitam de oligonucleotídeo iniciador, denominado primer, que é na realidade uma região curta de aproximadamente 10 nucleotídeos de comprimento, com um grupo hidroxila livre no carbono-3’, que serve como primeiro aceptor de um nucleotídeo.
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O Primer e as ligações nucleotídicas.
Pirofosfato 
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DNA polimerase III
 enzima responsável por catalizar o alongamento da cadeia adicionando nucleotídeos complementares à seqüência das bases nitrogenadas da fita molde. 
 Esta enzima somente conseguem ler os nucleotídeos da fita de DNA parental na direção 3’ à 5’ e sintetizar novas fitas na direção 5’ à 3’.
DNA polimerase I
- Remove e substitui os primers. 
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 A fita que cresce na direção da zona de replicação é sintetizada continuamente, denominada fita líder;
 A fita que cresce na direção oposta a zona de replicação é sintetizada descontinuamente, copiando pequenos fragmentos de DNA perto da zona de replicação, denominados fragmentos de Okazaki;
 Estes fragmentos são posteriormente unidos e a fita é denominada de fita atrasada;
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 É extremamente importante para a sobrevivência do organismo que a seqüência dos nucleotídeos sejam replicadas sem erros;
 Para assegurar esta fidelidade a DNA polimerase possui uma atividade de correção, ou seja, na direção 3’ à 5’, para certificar-se que o nucleotídeo adicionado é de fato complementar a sua base no molde e corrige o erro.
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Representação da Replicação.
- DNA Ligase – É a enzima responsável por realizar a junção entre os fragmentos de DNA (fragmentos de Okazaki) sintetizados na fita atrasada.
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Atividade de 
Exonuclease – 
Enzima DNA polimerase I 
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Agora é com vocês!
Descreva os tipos de ligações químicas existentes na dupla hélice de DNA.
Explique o que significam os termos replicação conservativa e semiconservativa. 
Qual o significado de um primer, e por que os primers são necessários para a replicação do DNA?
O que são helicases e topoisomerases?
Por que a síntese de DNA é contínua em um filamento e descontínua no filamento oposto? 
Se os quatro desoxirribonucleotídeos mostrassem pareamento inespecífico de bases (A com C, A com G, T com G, e assim por diante), a informação única contida em um gene seria mantida após várias rodadas de replicação? Explique. 
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7) Se as helicases estivessem ausentes durante a replicação, o que aconteceria com o processo de replicação? 
8) Se o conteúdo de GC de uma molécula de DNA é de 56%, quais são as porcentagens das quatro bases (A, T, C, G) nessa molécula? 
9) Se a timina constitui 15% das bases em uma molécula específica de DNA, que percentagem das bases é de citosina? 
10) Em uma célula diplóide na qual 2n=14, quantos telômeros existem em cada uma das seguintes fases do ciclo celular: 
G1; (b) G2; (c) prófase mitótica; (d) telófase mitótica. 
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11) Considere o seguinte segmento de DNA, que é parte de uma molécula muito maior constituindo um cromossomo: 
5’…ATTCGTACGATCGACTGACTGACAGTC…3’
3’…TAAGCATGCTAGCTGACTGACTGTCAG…5’
Se a DNA polimerase começar a replicar esse segmento a partir da direita, 
Qual será o molde para o filamento contínuo? 
Desenhe a molécula quando a DNA polimerase está na metade desse segmento. 
Desenha as duas moléculas filhas completas.