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Replicação do DNA 
REPLICAÇÃO DO DNA 
Prof. Marisa C. Fonseca C. Ph.D 
FHA 
 Complementaridade das fitas – replicação – cada 
filamento pode servir como molde para síntese de um 
nova cadeia; 
 
 Especificidade do emparelhamento de bases – 
apenas uma sequência pode ser especificada por 
cada molde; 
 
 Replicação semiconservativa – cada fita original de 
nucleotídeo permanece intacta (conservada); 
Implicações do Dupla Hélice na 
Replicação do DNA 
 
Modelos de Replicação 
Replicação Conservativa 
 
 Molécula de DNA inteira 
serve como molde para uma 
molécula totalmente nova; 
 
 Molécula original – 
completamente conservada 
durante a replicação; 
 
Modelos de Replicação 
Replicação Dispersiva 
 
 Quebra em fragmentos – 
modelos – síntese de novos 
fragmentos de DNA; 
 Remontagem de duas 
moléculas de DNA completas; 
 DNA resultante – intercalamento 
de DNA velho e novo; 
 Nenhuma molécula original é 
conservada; 
 
Modelos de Replicação 
Replicação 
Semiconservativa 
 
 Duas fitas de 
nucleotídeos se afastam 
e cada uma serve como 
molde para uma nova 
molécula de DNA 
 
Modelos de Replicação 
 
Replicação em Tetha 
Replicação 
bidirecional 
 
Replicação do Ciclo Rolante 
 Células eucarióticas - muitas moléculas de DNA – muitas origens de 
replicação; 
 
 Velocidade - 500 a 5000 nucleotídeos por minuto para cada forquilha; 
 
 Diversas bolhas de replicação – fusão – formação de suas moléculas de 
DNA idênticas; 
 
Replicação Linear 
Replicação: 
Procariotos x Eucariotos 
 Um molde de DNA de fita simples; 
 
 Substratos para montagem da nova cadeia de 
nucleotídeo; 
 
 Enzimas e proteínas que “lêem” o molde e reuni os 
substratos na molécula de DNA; 
 
Requerimentos da Replicação 
Como acontece a síntese do 
DNA? 
Meselson-Stahl experiment 
• 1957 
• Cresceram E. coli em meio 
com N-15 e depois voltaram 
pra N-14 
• Purificação do DNA das 
bactérias 
• Três tipos de DNA 
– N-15 + N-15 
– N-15 + N-14 
– N-14 + N-14 
• Ao aquecer o N-15 + N-14 e 
separar as fitas ficava claro 
que uma fita continha N-15 e 
outra N-14 
Replicação semi-conservativa 
Origens de replicação 
 • Locais com um 
contexto de 
sequência específico 
 
• Ligam proteínas 
específicas 
 
• Quando acionadas, 
essas proteínas 
permitem o início da 
replicação 
Origens de replicação 
 
Replicação 
• DNA Polimerase III 
• Sentido 5’ → 3’ 
• Nucleotídeos 3P 
são adicionados 
– Liberação de 
Pirofosfato 
http://207.207.4.198/pub/flash/24/menu.swf 
 
Primase 
• Ribonucleoproteína 
• Liga-se à helicase em 
procariotos formando o 
chamado primossomo 
• Sintetiza um primer de 
RNA contendo 
aproximadamente 11 
bases; fornece 3’ OH 
• DNA polimerase lenta e 
sujeita a erros 
• Evita a progressão da 
forquilha uma vez que a 
fita líder anda mais rápido 
Micrografia, bolha de 
replicação 
Forquilhas de replicação 
Forquilha de replicação 
Replicação das fitas 
• Fita líder 
– Primase age uma vez 
 
 
 
• Fita retardada 
– Primase age várias vezes 
– 1967, Fragmentos de Okasaki 
 Okazaki R, Okazaki T, Sakabe K, Sugimoto K. Mechanism of DNA replication 
possible discontinuity of DNA chain growth. Jpn J Med Sci Biol. 1967 
Jun;20(3):255-60 
Primase na fita retardada 
• Deslocamento da forquilha de replicação 
• Primase faz primer 
Direções de 
replicação na Forquilha 
 
Desenovelamento do DNA 
• Retirada das histonas 
• Proteínas de ligação a fita simples (SSBPs) 
• DNA helicase 
– Quebra pontes de H 
 
 
• DNA topoisomerases 
– Tiram a tensão 
Forquilha de replicação 
Polaridade da síntese define fitas 
líder e retardada (descontínua) 
DNA polimerase 
• Enzimas que catalisa a reação 
de síntese do DNA 
 
• Adiciona nucleotídeos tri-
fosfato à extremidades 3’OH 
livre 
 
• Alongamento da cadeia de 
DNA sempre é feito na direção 
5’>3’ (endonuclease 5’>3’) 
 
• Incapaz de fazer DNA do zero 
(precisa ter extremidade 3’OH 
livre) 
 
• Possui mecanismo de 
correção de erros 
(exonuclease 3’>5’) 
Tipos de DNA polimerase 
• DNA polimerase I 
– Descoberta em 1956 (Kornberg pai) 
– Função precisa descoberta apenas em 1969: remove 
o primer de RNA da fita descontínua 
• DNA polimerase III 
– Descoberta em 1970 (Kornberg filho) 
– Principal enzima que realiza a replicação em 
procariotos 
• DNA polimerase II 
– Lenta, envolvida em reparo do DNA 
 
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 
RNA 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 
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 excisa os primers 
DNA Ligase Liga os fragmentos 
DNA girase Superenrolamento 
Síntese das fitas contínua e descontínua é independente 
O complexo de 
replicação 
DNA Replication 
• DNA Pol precisa de um 
molde inicial 
 
• Primase: gera um molde 
de RNA complementar 
 
• A DNA Pol III agora é 
capaz de adicionar bases 
à extremidade 3’OH 
Eliminação 
dos 
fragmentos 
de Okasaki 
 
 
DNA Pol I 
 
 
Visão geral 
 
Repare na 
posição do 
primer de 
RNA 
 
Reparo pela 
Polimerase 
• Mecanismo de verificação 
(Proof-reading) 
 
• DNA-polimerase possui 
– Uma atividade de 
polimerização 5’→ 3’ 
– Uma atividade de 
exonuclease 3’→ 5’ 
 
 
Reparo pela 
Polimerase 
• Mecanismo de verificação 
(Proof-reading) 
 
• DNA-polimerase possui 
– Uma atividade de 
polimerização 5’→ 3’ 
– Uma atividade de 
exonuclease 3’→ 5’ 
 
 
DNA 
Repair 
• Checagem de 
pareamento 
incorreto 
(eucariotos) 
 
• Proteínas 
especiais para 
reparo do erro 
E as extremidades dos cromossomos? 
Doenças causadas por problemas 
no mecanismos de replicação 
• Ataxia de Friedreich's 
– dano progressivo no sistema nervoso (problemas musculares, 
na fala e doenças no coração) 
– forma mais comum das ataxias herdadas 
– A seqüência GAATTC se repete, quando existem mais de 40 
repetições, o indivíduo apresenta a doença. 
 
• Xeroderma pigmentosum 
– envelhecimento precoce 
– aumento na incidência de câncer 
– Falha no mecanismo de reparação 
do DNA causado pela luz UV 
 
Requesitos: 
 
 Helicase para abertura do DNA; 
 
 Proteínas de ligação a fita simples – manutenção da separação; 
 
 Girase – remoção das torções a frente; 
 
 Primase – síntese de primers com 3’-OH; 
 
 DNA polimerase – Síntese das fitas leading e lagging; 
Forquilha de Replicação 
 Algumas moléculas – encontro de duas forquilhas de 
replicação; 
 
 Sequências específicas – bloqueiam replicação; 
 
 Proteína de terminação (Tus em E. coli) – liga-se a 
sequência – bloqueia a helicase; 
Terminação 
 Taxa de erro celular – 1 por bilhão de nucleotídeo; Erros pela DNA polimerase – 1 por 100 mil nucleotídeos – (revisão) – 
atividade exonuclease 3’-5’ - correção do erro; 
 
 Reparo de mau pareamento –deformidades na estrutura secundária 
do DNA – reconhecimento enzimático – excisão do par de 
nucleotídeos; 
 
 Correção de erros depois da replicação 
 
 Habilidade de distinção da fita velha da nova - metilação (–CH3) ; 
Fidelidade da Replicação do 
DNA 
Fidelidade da Replicação do 
DNA 
 Múltiplas origens de replicação em seus 
cromossomos; 
 
 Mais tipos de DNA polimerase, com diferente 
funções; 
 
 Montagem dos nucleossomos imediatamente após 
replicação: 
 
 nucleossomos são quebrados no decorrer da replicação e depois 
remontados a partir de uma mistura aleatória de histonas novas e 
antigas 
Replicação em Eucariotos 
 DNA eucariótico contém muitas 
origens de replicação; 
 
 Em cada origem – um complexo 
de multiproteinas de 
reconhecimento de origem – se 
liga e inicia o desenrolamento do 
DNA; 
 
Origens em Eucarióticos 
 
DNA Polimerase dos 
Eucariotos 
Existem ao 
menos 13 
diferentes 
DNA 
polimerases 
em células 
eucarióticas. 
 
 Telômeros - Fita lagging – retirada de primers – gap - 
ausência de 3’-OH encurtamento; 
 
Presença de muitas cópias de pequenas 
sequências repetidas; 
 
Telomerase – enzima que adiciona repetições e 
permite a extensão; 
 
Replicação das Pontas 
Cromossômicas 
Replicação das Pontas 
Cromossômicas 
Replicação das Pontas 
Cromossômicas 
 Sempre semiconservativa; 
 
 Início – sequência chamada origem; 
 
 Síntese de DNA é iniciada por pequenos segmentos de RNA – 
primers; 
 
 Extensão no sentido 5’→3’ 
 
 O novo DNA é sintetizado de dNTPs; na polimerização do DNA, 
dois fosfatos são clivados dos dNTPs e o nucleotídeo resultante é 
adicionado ao grupo 3’-OH da cadeia crescente; 
 
 Continua na fita leading e descontinua na fita lagging; 
 
 Novos nucleotídeos são complementares e antiparalelos ao seu 
molde; 
 
 Ocorre em taxas muito elevadas e com muita precisão; 
Regras Básica da 
Replicação 
PROCESSO DE REPLICAÇÃO 
FITA CONTÍNUA (FITA LEADING) – sintetizada 
continuadamente a partir de um iniciador na fita molde 3’ 
5’ 
FITA DESCONTÍNUA (FITA LAGGING) – sintetizada 
descontinuadamente a partir de múltiplos iniciadores 
• Sítios descobertos no molde da fita descontínua são 
copiados em pequenos iniciadores de RNA pela primase. 
• Cada iniciador é alongado pela DNA polimerase resultando 
na formação dos FRAGMENTOS DE OKAZAKI. 
•DNA polimerase remove o primer do RNA do fragmento 
adjacente e preenche os “gaps” entre os fragmentos que, 
então, são unidos pela DNA ligase. 
AS “BOLHAS DE REPLICAÇÃO” 
• Ori ou O - Origem de 
replicação 
 
• 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”. 
 
• Replicação de 6x109 pares de 
base em 8h. 
O PROBLEMA DA REPLICAÇÃO DOS 
TELÔMEROS 
A SOLUÇÃO PARA REPLICAÇÃO DOS 
TELÔMEROS 
COMPACTAÇÃO DO DNA 
COMPACTAÇÃO DO DNA - 
NUCLEOSSOMO 
Cromatina – DNA+Proteínas básicas (Histonas) 
Nucleossomo – Octâmero de Histonas (2H2A+2H2B+H3+H4) + DNA ~ 
140pb 
Solenóide – 6 nucleossomos 
 
COMPACTAÇÃO DO DNA - 
NUCLEOSSOMO 
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO ESTRUTURA E REPLICAÇÃO DO DNA 
Nome: 
Turma: 
Data: 
 
1) Quais os componentes de um nucleotídeo? 
2) Quais as diferenças entre a molécula do DNA e RNA? 
3) O que significa uma cadeia de ácido núcleico ter uma orientação direção 5’-
3’? 
4) Por que num organismo a soma de A+C=T+G? 
5) Quais são as vantagens da estrutura do DNA que possibilitam o mesmo ser 
o “guardião” da informação genética de um organismo? 
6) Por que a replicação é semiconservativa? 
7) Quais as principais enzimas envolvidas no processo de replicação e quais 
suas funções? 
8) O que são os fragmentos de Okazaki? 
9) Como acontece a replicação dos telômeros? 
 
 
Conclusões 
• Replicação semi-conservativa 
• Bolha de replicação avança em duas direções 
• Fita líder e fita retardada 
• Helicases e topoisomerases desenrolam o DNA 
• Primase faz o primer 
• DNA polimerase III, DNA polimerase I 
• DNA ligase 
• Telomerase