genetica replic dna

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Material genético
Replicação do DNA
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REPLICAÇÃO DO DNA
 Função?
Conservativa ou Semiconservativa 
ou Dispersiva?
 Unidirecional ou Bidirecional?
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 Duplicação da fita 
garante a 
manutenção da 
informação 
Genética
Duplicação do DNA
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Como é a Replicação?
3 possibilidades:
Experimentos 
para 
verificar
a replicação do 
DNA
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•Meselson-Stahl
A replicação é semi-conservativa
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DNA:
Replicação semi-conservativa
A partir de cada uma fita
de DNA molde, é
formada uma fita de
DNA filha
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Início da Replicação
 Origem de replicação 
 Ricas em AT
 E. coli
Cromossomo 4.6 x 106 pares de nucleotídeos
 Forquilha de replicação: 500-1000 nucleotídeos/seg
 30-40 minutos
 Eucariontes 
Cromossomo linear – 150 x 106 pares de nucleotídeos
 50 nucleotídeos por segundo
Devido as múltiplas origens de replicação levam o 
mesmo tempo que os procariontes.
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ORIGEM DA REPLICAÇÃO
Experimento com SV40 (Simian Virus)
• DNA viral de células infectadas com SV40 foi
cortado com a enzima de restrição EcoRI, que
reconhece um sítio único.
• A partir de um “ponto” vai se formando uma bolha
chamada bolha de replicação comprovando a
existência de um ponto de origem da replicação
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ORIGEM DA REPLICAÇÃO
Características da origem de replicação:
. estrutura repetitiva
. seqüências ricas em AT
ORIGEM DA REPLICAÇÃO – OriC :
- 245 pb ; 
- 3 repetições de 13 pb; 
- 4 repetições de 9 pb; (A=T)
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Origens de replicação
1 origem em 
procariontes
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Origens de replicação
Múltiplas origens em eucariontes
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REPLICAÇÃO
BIDIRECIONAL
Um experimento através da autoradiografia 
de moléculas de DNA marcadas de culturas 
de células mamárias revelou grupos de 
replicons (unidades de replicação) com um 
ponto de origem de replicação central
OR OR
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PROCESSO DE REPLICAÇÃO
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
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Polimerização do DNA: DNA polimerase
 1957
Usa 
desoxiribonucleotídeos
trifosfatados livres
Necessita de uma fita 
simples de DNA molde
Sentido 5’-3’
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Adição nucleotídeo à fita nascente
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Adição nucleotídeo à fita nascente
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Maquinaria de Replicação
é um complexo multienzimático!
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ENZIMAS ENVOLVIDAS NO 
PROCESSO DE REPLICAÇÃO
HELICASES – 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.
TOPOISOMERASES – Responsáveis por aliviar a torção na
parte da fita que não está sendo replicada.
SSB (“single-strand-binding”) – ligam-se a cada uma das fitas
impedindo o reanelamento das mesmas.
PRIMASE – RNA polimerase que sintetiza pequenas moléculas
de RNA utilizadas como iniciadores durante o processo de
replicação do DNA.
POLIMERASE – DNA polimerase sintetiza as novas cadeias.
Elas capturam os nucleotídeos levam ao dna molde e os ligam
ao nucletídeo anterior.
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NUCLEASES
- Degradam o DNA, clivando-o em 
pedaços menores 
1. EXONUCLEASES: clivam o DNA a 
partir do final da molécula
2. ENDONUCLEASES: clivam em 
qualquer local da molécula 
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ENZIMAS
Início
DNA helicase
Proteínas SSB
RNA primase
DNA topoisomerases tipo I e tipo II
Elongação
DNA polimerase
DNA topoisomerases tipo I e tipo II
Finalização
DNA ligase
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A replicação
 Todas as enzimas DNA polimerases promovem 
o crescimento da fita de DNA somente na 
direção de 5’para 3’, isto porque estas enzimas 
só agem na hidroxila da extremidade 3’ livre 
adicionando os nucleotídeos. 
 Se o DNA é antiparalelo ou seja, uma fita 
ocorre no sentido 5’ → 3’ e a outra no 
sentido 3’ → 5’
 Como ocorre então a replicação nos dois 
sentidos?
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Replicação em cada fita é
assimétrica
Ambas as cadeias são sintetizadas no sentido 5´ => 3´. 
A cadeia leading (líder) é sintetizada continuamente, 
enquanto a cadeia lagging (atrasada) é sintetizada
descontinuamente. Prof. Dr. Marcos Sousa 24
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As enzimas e suas ações
 Polimerases: todas podem tanto 
adicionar como remover nucleotídeos, 
somente no sentido 5’ → 3’. 
 Quando removem do final do filamento 
são chamadas de exonucleases. 
 Se os removem em algum outro lugar do 
filamento, são chamadas de 
endonucleases. 
 A remoção é feita no sentido inverso, ou 
seja 3’ → 5’)
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DNA Polimerase em E. coli (procariotos)
Tipo Função 
DNA Polimerase I Catalisa o crescimento da cadeia no 
sentido 5´3´
Atividade de exonuclease 3´5´ e 5´3´
Preenche pedaços pequenos de DNA 
durante a replicação e processo de 
reparo 
DNA Polimerase II Polimerase alternativa de reparo, mas 
também pode replicar DNA quando o 
filamento molde é danificado 
DNA Polimerase III Catalisa o crescimento da cadeia no 
sentido 5´3´. É a polimerase primária 
durante a replicação normal do DNA 
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Término da Replicação
 Terminação ocorre na região ter do
cromossomo de E. coli.
 Região ter rica em Gs e Ts, sinaliza o fim da
replicação.
 Substância de utilização de terminação (Tus)
liga-se à região ter.
 Tus previne forquilha de replicação através da
inibição da atividade de helicase.
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E. coli
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Nos eucariotos existem outras DNA 
polimerase análogas às dos procariotos
DNA Polimerase em eucariotos Função 
DNA Polimerase α (alfa) Replicação do cromossomo nuclear 
(fita lagging) 
DNA Polimerase β (beta) Reparo de DNA no preenchimento de 
espaços do cromossomo nuclear. 
Análoga a Polimerase I 
DNA Polimerase γ (gama) Replicação de DNA mitocondrial 
DNA Polimerase δ (sigma) Replicação do filamento leader a da 
lagging do cromossomo nuclear 
DNA Polimerase ε (epsilon) Reparo do DNA do cromossomo 
nuclear 
DNA Polimerase ζ (dzeta) Aparentemente reparo de DNA 
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A replicação em eucariotos
 Nos fragmentos de Okasaky, os primers de RNA são 
removidos por uma Rnase que é complementado por 
uma polimerase de reparo.
 A finalização da replicação é feita com a formação de 
estruturas complexas no topo do cromossomo, os 
telômeros
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Reparo do DNA
 Células requerem um meio p/ reparar perdas, bases
alteradas ou incorretas, erros devido a inserção ou
deleção de bases, dímeros de pirimidina induzidos por
UV, quebras de fitas ou crosslinks (lig. cruzada).
 Esta revisão e a capacidade de correção é muito
importante pelo fato de que erros na replicação
comprometem toda a espécie enquanto que erros na
transcrição ou na tradução comprometem apenas uma
proteína de determinada célula.
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Telômeros e Telomerase
• A síntese da fita “leading” continua até o término da
fita molde de DNA, no entanto, no telômero a
extremidade feita pela RNA primase na fita “lagging”
não é digerida.
• Como o iniciador é instável, ele se degrada com o
tempo diminuindo, assim, o tamanho do cromossomo.
•Nas células germinativas e da medula
óssea o gene
da telomerase está ativo e assim não ocorre o
encurtamento dos telômeros. Nas outras células a
telomerase não está ativa.
Transcriptase Reversa
ribonucleoproteína (RNP) 
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Telômeros
 Complexos de DNA -
proteínas que se encontram 
nas extremidades dos 
cromossomos lineares;
 Formados por repetidas 
sequências simples de 
DNA:
5’ TTAGGG 3’
 Protege e caracteriza as 
extremidades 
cromossômicas
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A Telomerase
 Reconhece a extremidade rica em G do telômero 
 Aumenta por complementaridade (molde de RNA) o 
comprimento dos telômeros
 Espaço necessário para a adição de um primer de 
RNA continuação da replicação
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Porções da cromatina duplicam em 
tempos diferentes
Heterocromatina x eucromatina
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