Aula 06 Replicação

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
CURSO: CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
DISCIPLINA: BIOLOGIA MOLECULAR
A REPLICAÇÃO DO DNAA REPLICAÇÃO DO DNA
Prof. Elizangela Leite Vargas
A REPLICAÇÃO DO DNAA REPLICAÇÃO DO DNA
1
Replicação do DNA
• Todos os organismos devem duplicar o seu DNA com
extrema precisão antes de cada divisão celular;
• Mecanismos básicos de replicação:
Separação das cadeias de DNA
Cópia de cada cadeia que serve como molde
Síntese da nova cadeia complementar
2
Replicação semi-conservativa
3
Existem origens de replicação
• Se a replicação começasse por um extremo da
molécula de DNA e terminasse em outro, estima-se
que seria necessário 1 mês para o cromossomo
humano se replicar;
• No genoma procarioto existem uma origem de
replicação; já em células eucariontes existem
múltiplas origens de replicação.
• Unidades de replicação (replicons): início da
replicação em várias origens ao longo do genoma.
4
Origens de replicação
• Locais com sequência 
específica fácil de 
separar
• Ligam proteínas • Ligam proteínas 
iniciadoras
• Quando acionadas, 
essas proteínas 
permitem o início da 
replicação
5
6
Replicação é bidirecional
• Uma vez iniciada a replicação em cada ponto da
origem ela se propaga para os dois lados da molécula
de DNA até encontrar replicons vizinhos.
• Replicação bidirecional envolve duas forquilhas de• Replicação bidirecional envolve duas forquilhas de
replicação que se locomovem em direções opostas.
7
REPLICAÇÃO É SEMIDESCONTÍNUA
• A polimerização dos desoxirribonucleotídeos na
síntese do DNA acontece somente na direção 5’ ͢ 3’;
• Porém, as duas fitas são antiparalelas.... logo, como
ambas as fitas podem ser sintetizadas
simultaneamente???
8
REPLICAÇÃO É SEMIDESCONTÍNUA
• A cópia da cadeia parental 3’ ͢ 5’ pode ser sintetizada
continuamente. Essa cadeia filha que avança na
direção 5’ ͢ 3’ recebe o nome de cadeiacadeia líderlíder ou
cadeiacadeia contínuacontínua;cadeiacadeia contínuacontínua;
• A cadeia parental 5’ ͢ 3’ deve ser copiada de forma
descontínua, a qual recebe o nome de cadeiacadeia
retardatáriaretardatária, ou cadeiacadeia descontínuadescontínua.
9
• Os fragmentos da cadeia descontínua recebem o
nome de fragmentosfragmentos dede OkazakiOkazaki;
• São cadeias curtas:
REPLICAÇÃO É SEMIDESCONTÍNUA
• São cadeias curtas:
�Eucariontes: 200-300pb.
10
Replicação é semidescontínua
11
• Precursores do DNA estão sob a forma de trifosfatos
de desoxirribonucleotídeos – dATP, dCTP, dTTP, dGTP;
• Os desoxirribonucleotídeos são moléculas estruturais
e proporcionam energia para a síntese de novos
Unidades de Replicação
e proporcionam energia para a síntese de novos
filamentos de DNA;
• A sequência de bases na nova molécula de DNA
depende exclusivamente da sequência existente na
molécula antiga – sempre fazendo os pareamentos
AT e GC.
12
Complementação de uma fita de DNA.
A T A C A T G G G C T A G A A
TT T T T TGG C C CC AAA TT T T T TGG C C CC AAA
13
COMPLEMENTAÇÃO DE BASES DO DNA
ADENINA
Se liga a Timina por 
duas pontes de 
GUANINA
Se liga a citosina por 
três pontes de 
TIMINA
duas pontes de 
hidrogênio.
A = T
CITOSINA
três pontes de 
hidrogênio.
G C
14
Replicação
• DNA Polimerase
• Sentido 5’ → 3’
• Nucleotídeos 3P são 
adicionadosadicionados
– Ruptura das ligações 
fosfato
15
Micrografia, bolha de replicação
Forquilhas de replicação
16
DNA Primase
• DNA polimerase requer um
segmento inicial de
nucleotídios - primer.
• Sintetiza um primer de RNA• Sintetiza um primer de RNA
contendo aproximadamente
11 bases;
• DNA-polimerase adiciona
os nucleotídeos iniciais na
origem de replicação dos
pequenos fragmentos de
Okazaki;
17
Replicação das fitas
• Fita líder
– Primase age uma vez
• Fita retardatária
– Primase age várias vezes
– Fragmentos de Okasaki
18
Direções de 
replicação na Forquilha
19
Desenovelamento do DNA
• Proteínas de ligação a fita simples (SSB)
• DNA helicase
– Quebra pontes de H– Quebra pontes de H
• DNA topoisomerases e girases
- Relaxam o estresse contorcional
imposto pelo desenrolamento;
20
DNA Ligase
• DNA ligase – estabece a ligação nas cadeias de DNA
provenientes de diferentes origens e a ligação dos
fragmentos de Okazaki .
21
DNA polimerase
• Enzimas que catalisam a reação de síntese do DNA.
• Adiciona nucleotídeos tri-fosfato livre.
• Alongamento da cadeia de DNA sempre é feito na • Alongamento da cadeia de DNA sempre é feito na 
direção 5’-3’.
• Incapaz de fazer DNA do zero (precisa ter 
extremidade 3’OH livre).
• Possui mecanismo de correção de erros
22
DNA-polimerases - Procariotos
TipoTipo Função Função 
DNA Polimerase I Catalisa o crescimento da cadeia no sentido
5’→ 3’;
Atividade de exonuclease 3’→5’
Remove o primer de RNA da fita
descontínua.
Remove o primer de RNA da fita
descontínua.
DNA Polimerase II Polimerase alternativa de reparo.
DNA Polimerase III Catalisa o crescimento da cadeia no sentido
5’→ 3’. É a polimerase primária durante a
replicação normal do DNA
23
DNA-polimerases - Eucariotos
TipoTipo Função Função 
DNA Polimerase α (alfa) Replicação do cromossomo nuclear 
(fita descontínua) 
DNA Polimerase δ (delta) Replicação do filamento contínuo do 
cromossomo nuclear 
DNA Polimerase ε (épsilon) Reparo do DNA do cromossomo 
nuclear 
DNA Polimerase β (beta) É pequena e atua no reparo de DNA
DNA Polimerase γ (gama) Replicação de DNA mitocondrial
24
Eliminação 
dos PRIMERS
Nucleases
reparadoras
25
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 sequência 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
26
CICLO CELULAR
�A vida das células passam por duas etapas:
intérfase e mitose.
27
CICLO CELULAR
• A intérfase é subdividida em três períodos
denominados: G1, S e G2
• No período G1 desempenha suas diferentes
atividades - síntese de proteínas, secreção,atividades - síntese de proteínas, secreção,
contração, endocitose, etc.
• No período S: Ocorre a replicação do DNA.
• No período G2: ocorrem os preparativos
necessários para a próxima mitose – reparação de
danos no DNA, síntese de proteínas, inclusive
daquelas que irão se associar aos cromossomos
durante a condensação na mitose.
28
Conclusões
• Replicação semi-conservativa
• Bolha de replicação avança em duas direções
• Fita contínua e fita descontínua
• Helicases• Helicases
• Topoisomerases e girases
• Primase faz o primer
• Nucleases reparadoras
• DNA ligase
29
• A síntese de DNA apresenta algumas semelhanças
com a síntese de RNA (Transcrição do DNA);
• Como o RNA, o DNA é sintetizado na direção 5’ ͢ 3’ e
Replicação do DNA
Semelhanças transcrição
• Como o RNA, o DNA é sintetizado na direção 5’ ͢ 3’ e
utiliza como molde uma cadeia de DNA preexistente;
• As enzimas DNA polimerases adicionam nucleotídeos
sucessivos, um de cada vez;
• As DNA polimerases catalisam as ligações
fosfodiéster.
30
• O DNA é uma molécula dupla e não simples como o
RNA;
• Na síntese do RNA o DNA é transcrito apenas nas
regiões que contêm genes ativos, já na replicação
nenhuma parte do DNA deixa de ser duplicada;
Replicação do DNA
Diferenças transcrição
• Na replicação as duas cadeiasde DNA são utilizadas
como molde, e uma vez separadas não se unem
novamente – as cadeias filhas permanecem unidas as
progenitoras;
• Na replicação participam um número maior de
enzimas.
31