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REPLICAÇÃO DE DNA (AULA 4)

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REPLICAÇÃO DE DNA
Universidade Federal de Pelotas
Centro de Biotecnologia
Graduação em Biotecnologia
Conteúdo...
- Replicação do DNA e ciclo celular;
-Origem de Replicação;
-Mecanismos básicos de replicação
- Fases da replicação
*Início
*Alongamento
*Término
GENÉTICA BACTERIANA
- O DNA bacteriano é circular;
- O cromossomo de E. coli, por exemplo, contém cerca de
4 milhões de pares de bases e é aproximadamente 1000
vezes mais longo que a célula.
Escherichia coli1
2
3
4
Replicação do DNA x Ciclo Celular
TEMPO DE GERAÇÃO: 20 MINUTOS
Replicação do DNA x Ciclo Celular
“O ciclo de replicação e início da 
formação do septo ocorrem bem 
antes do processo de divisão”
Origem de Replicação em bactérias: Somente origens completamente metiladas
podem iniciar a replicação
- Metilação – DNA hemi-metilado
- Ligação física com a membrana
- Garante que a origem será ativada uma vez por ciclo
Replicação do DNA x Ciclo Celular
Replicação do DNA x Ciclo Celular
 Região do DNA onde a replicação começa
 Origens de procariotos e eucariotos – ricas em AT
 Procariotos, plasmídeos e vírus - uma origem
 Eucariotos – várias origens
 E. coli – região de 245 pb essencial à replicação
4 seqüências de 9 pb - TTAT(C/A)CA(C/A)A
3 seqüências de 13 pb ricas em AT
INÍCIO DA REPLICAÇÃO - ORIGEM
Processo de 
início da 
replicação
1- Complexo inicial
52 kDa
autocooperação
2- Complexo aberto
3- Complexo pré-
priming
HU e IHF
DnaB - helicase
Proteínas presentes na origem de replicação de E. coli
DnaA Reconhece a origem e abre a dupla fita em sítios 
específicos
DnaB (helicase) Desenrola o DNA
DnaC Auxilia a ligação de DnaB na origem
HU Proteína do tipo histona que estimula a iniciação
Primase (DnaG) Sintetiza os primers de RNA
Single strand binding
(SSB)
Liga a fita simples de DNA
DNA polimerase Facilita a ação da DnaA
DNA girase Alivia a tensão torsional gerada pela abertura da 
dupla-fita
Dam Metilase Metila as sequências GATC na OriC
• Processo semiconservativo
• Início da replicação - Origem
• Movimento da forquilha de replicação
– Unidirecional ou bidirecional
• Direção da replicação
– 5’  3’
• Semi-descontinuidade da replicação
• O processo pode ser dividida em: 
- Inicio da replicação
- Forquilha de replicação
- Terminação
Regras básicas do processo de 
replicação
A replicação do DNA é semi-conservativa?
A replicação do DNA é semi-
conservativa
Experimento realizado por 
Meselson & Stahl em 1958
Cultivo em meio
14NH4Cl
Cultivo em meio
15NH4Cl
Purificação do DNA 
seguida de 
centrifugação em 
gradiente de CsCl
Replicação do DNA
Semi-conservativa
Replicon: Unidade do DNA onde está 
ocorrendo um evento de replicação
1. Origem + Término
2. Durante um ciclo celular, a origem de replicação
pode ser ativada mais de uma vez em procariotos e
uma vez em eucariotos
3. O cromossomo de uma célula procariótica
constituem um único replicon
4. Cada cromossomo eucariótico constitue vários
replicons
INÍCIO DA REPLICAÇÃO
A replicação é vista como um “olho” flanqueado por 
DNA não replicado
O genoma bacteriano circular constitue um único 
replicon
A velocidade da forquillha de 
replicação bacteriana é 50000pb/min
Um única origem de replicação em 
E.coli (OriC, 245 pb)
O genoma eucariótico constitue vários replicons
A velocidade da forquillha de replicação eucariótica é 2000 pb/min
Os replicons eucarióticos tem 40-100 kb e são iniciados em tempos 
diferentes
Fase S demora ~ 6 h em uma célula somática
A replicação é 
bidirecional em 
procariotos
MOVIMENTO DA FORQUILHA DE REPLICAÇÃO
Unidirecional ou bidirecional
A replicação é 
unidirecional em 
eucariotos
DIREÇÃO DA REPLICAÇÃO
A adição dos nucleotídeos para o alongamento da cadeia é SEMPRE no sentido 5’-3’
SEMI-DESCONTINUIDADE DA REPLICAÇÃO
A replicação ocorre de maneira contínua em uma das fitas e descontínua na outra fita
Replicação do DNA
• Procariotos 
- Genes menores
- Cromossomo circular
- Bidirecional
- UMA ORIGEM
• Eucariotos
- Genes e cromossomos 
maiores
- Unidirecional 
- VÁRIAS ORIGENS
ENZIMAS QUE PARTICIPAM DA 
REPLICAÇÃO DO DNA
• Helicases (DnaB)
• DNA Polimerase 
• Primase
• SSB (Single Strand Binding Protein)
• Topoisomerases 
• DNA ligase
PROTEÍNAS PRESENTES NA FORQUILHA DE 
REPLICAÇÃO DE E. COLI
SSB Liga a fita simples de DNA
DnaB (helicase) Desenrola o DNA
Primase (DnaG) Sintetiza os primers de RNA
DNA Polimerase III Sintese da fita nova
DNA Polimerase I Preenche as lacunas e remove os primers
DNA Ligase Liga os fragmentos
DNA girase Superenrolamento
DNA POLIMERASES
E PRIMASES
As DNA-polimerases sempre requerem um iniciador previamente pareado 
ao molde que será copiado
Atividade revisora 3’  5’ garante a fidelidade da replicação
DNA POLIMERASES
E. coli - DNA Polimerase I
# polipeptídeo de 928 aa, 
replicação e reparo de DNA
Propriedades das DNA-polimerases Bacterianas
Pol I PolII PolIII
Polimerização 5’  3’ + + +
Exonuclease 3’  5’ + + +
Exonuclease 5’  3’ + - -
Número de subunidades 1 4 10
Tamanho em kDa 103 90 ~900
Velocidade de 
Polimerização(nt/seg) 16-20 40 250-1000
 Eucariotos - DNA polimerases 
 - primase
 e  - reparo do DNA
 - replicação do genoma nuclear
 - replicação do DNA mitocondrial
 Bacteriófagos - T4 DNA Polimerase
 Outras - Taq DNA polimerase (Thermus aquaticus)
Pfu DNA polimerase (Pyrococcus furiosus)
DNA POLIMERASES
Forquilha de Replicação
A síntese do DNA é semi-descontínua e requer um iniciador (primer) de RNA
Fita contínua
Fita descontínua
Síntese da Fita descontínua
Síntese da Fita Contínua
REPLICAÇÃO DO DNA
Fita contínua 
(líder)
Fita 
descontínua
Fragmentos de Okazaki: 
1000 a 2000 nt (PROCARIOTOS) 
100 a 200 nt (EUCARIOTOS)
REPLICAÇÃO DO DNA
Fragmentos 
de Okasaki
ocorrem na fita 
descontínua
A DNA 
polimerase III 
é responsável 
pela síntese da 
maior parte do 
DNA
A DNA 
polimerase I 
remove o primer
de RNA e 
preenche as 
lacunas
A DNA ligase
sela as quebras
Síntese das fitas contínua e descontínua é independente
A DNA ligase sela as quebras
REPLICAÇÃO DO DNA
O complexo de replicação
A proteína DNA B 
(helicase) é responsável 
pelo movimento para 
frente da forquilha 
Cada core catalítico da 
DNA PolIII sintetiza 
uma das fitas-filhas
O primossomo afasta 
uma das fitas molde
Proteínas SSB mantem 
as fitas parentais 
separadas
REPLICAÇÃO DO DNA
Da origem ao término da replicação
REPLICAÇÃO DO DNA
PROVA
09/09
- Estrutura dos Ácidos Nucléicos
- Organização Gênica de Procariotos
- Organização Gênica de Eucariotos
- Replicação do DNA
- PCR
Problema!!!
Término da replicação- genomas lineares
REPLICAÇÃO DE DNA LINEAR: o modelo demonstra o surgimento de extremidades 
não pareadas após a remoção dos primers no final da replicação
Término da Replicação
• Formação de 
Concatâmeros
Término da 
replicação
• Telômeros
Retrovírus

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