Aula 7 - Replicaçao do DNA

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Replicação do DNA
Prof. Msc. Tiago Vidigal
Replicação do DNA
O que é replicação do DNA?
Em quais momentos o DNA deve ser duplicado?
Qual a importância de conhecer este processo 
para a ciência?
Duplicação da molécula de DNA garante 
manutenção da informação genética 
Fita molde 
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Modelos de replicação do DNA
• Modelo conservativo: A cada rodada adicional de 
replicação, a proporção de molécula com o novo DNA 
aumentaria;
• Modelo dispersivo:sempre produziria moléculas 
híbridas, contendo algum DNA novo e algum original, 
mas a proporção de DNA novo dentro das moléculas 
aumentaria a cada evento de replicação;
• Modelo semiconservativo:uma rodada de replicação 
produziria duas moléculas hídridas, cada uma 
consistindo em DNA metade original e metade de DNA 
novo;
EXPERIMENTO DE MESELSON E STAHL
Isótopos de nitrogênio
Culturas de E. coli
Centrifugação com 
gradiente de densidade 
de equilíbrio 
observaram a diferença 
de densidade das 
moléculas.
Bactérias do meio com 
N15 foram transferidas 
para meio com N14 e 
submetidas à 
centrifugação  Posição 
intermediáia
Tanto em eucariotos quanto em procariotos a replicação é 
semiconservativa
REQUISITOS DA REPLICAÇÃO 
Três grupos principais: TRIFOSFATOS DE 
DESOXIRRIBONUCLEOSÍDEOS 
( DNTP) 
SENTIDO DA REPLICAÇÃO
As DNA polimerases, enzimas que sintetizam o DNA, 
podem adicionar nucleotídeos apenas à ponta 3´do 
filamento crescente (não à ponta 5´)
A replicação do DNA inicia em seqüências específicas (ricas em AT) 
chamadas de origens de replicação. 
A Origem de replicação em 
E. coli (OriC)é uma 
seqüência de 256 pb que 
contém quatro locais de 
ligação a proteína DNA A, 
que inicia a replicação ao 
fazer que um curto trecho de 
DNA se desenrole, 
permitindo que helicase e 
outras enzimas se liguem ao 
filamento do polinucleotídeo.
Replicação do DNA bacteriano- Iniciação
Replicon
Replicon
Replicon
Replicon
Várias origens de replicação em D. melanogaster
Replicação do DNA eucarioto 
A partir da origem a replicação prossegue ao longo da fita de DNA, 
em uma ou ambas as direções,formando uma bolha de replicação.
MECANISMOS DE REPLICAÇÃO
A bolha de replicação origina, em cada extremidade uma estrutura em 
forma de Y denominada forquilha de replicação.
 Replicação unidirecional, uma forquilha de replicação parte da origem 
e segue replicando o DNA em uma só direção.
Replicação bidirecional, duas forquilhas de replicação deixam a origem em 
direção oposta.
MECANISMOS DE REPLICAÇÃO
Replicação do DNA -Deselicoidização 
A síntese de DNA requer um 
molde unifilamentar 
Uma DNA helicase quebra as 
pontes de hidrogênio que 
existem entre as bases dos 
dois filamentos de nucleotídeos
O fator de iniciação primeiro 
separa os filamentos de DNA 
na origem, fornecendo um curto 
trecho de DNA unifilamentar ao 
qual se liga a helicase.
Ponto de crescimento
Ponto de crescimento
Autoradiografia da replicação de E. coli
SSBP
Topoisomerase –
DNA girasse: reduz a 
torção (reduzindo a 
superhelicoidização)
Helicase
Replicação do DNA Deselicoidização 
DNA POLIMERASE
DNA polimerase é a enzima que faz a síntese de uma nova fita 
de DNA.
A síntese de uma nova fia de DNA ocorre na direção 5’ – 3’, 
seguindo as regras de pareamento de bases A/T e C/G.
Todas as DNA polimerase requerem um molde e um iniciador.
DNA polimerase não é capaz de iniciar uma síntese; ela apenas 
adiciona nucleotídeos em fita preexistentes na extremidade 3’ 
OH.
RNA POLIMERASE OU PRIMASE
Replicação do DNA : Primers
DNA 
POLIMERASE
DNA 
POLIMERASE
PRIMASE
PRIMASE
Direção da síntese 5’ – 3’ e é semidescontinua
Fita contínua ou líder é aquela onde a síntese prossegue na direção 5’ –
3’, na mesma direção do movimento da forquilha de replicação.
Fita descontínua ou atrasada é aquela onde a síntese 5’ –3’ prossegue 
na direção oposta à direção do movimento da forquilha. A síntese ocorre 
em pedaços que variam de tamanho dependendo do tipo celular 
(procariotos varia de 1000 a 2000 nucleotídeos e em eucariotos de 100 a 
200 nucleotídeos).
Esses pedaços de DNA recém-sintetizados, são denominados 
fragmentos de Okazaki. 
Os fragmentos de Okazaki são sintetizados pela DNA polimerase, a 
partir de uma primer.
Para formar uma fita contínua a partir de uma fita descontínua, os primers
são removidos dos fragmentos de Okazaki e substituídos por DNA. A 
ligação dos fragmentos de Okazaki é realizada pela ação da DNA ligase, 
formando uma nova fita.
DNA POLIMERASE
As DNA polimerase são muito precisas, possuem um mecanismo 
que funciona como ‘auto correção’ que remove seus próprios 
erros de polimerização enquanto desliza ao longo da molécula.
Também, possuem atividade de exonuclease 3’ – 5’, que 
funciona como dupla verificação depois que cada nucleotídeo é 
adicionado. 
A função essencial da atividade de exonuclease 3’ – 5’ é 
reconhecer e clivar um pareamento errado na extremidade 3’ OH 
da fita nova. 
Essa atividade é de correção de erro, elimina somente o último 
nucleotídeo recém-adicionado.
T
T
T
Em procariotos
E. coli possui três DNA polimerases
DNA polimerase I – Possui atividade exonucleásica 5’ – 3’ –
usando está atividade, a DNA polimerase I pode degradar ou 
deslocar um segmento de DNA (ou RNA) pareado ao molde e 
substituí-lo com DNA recém-sintetizado.
DNA polimerase II – Possui função de reparo do DNA.
DNA polimerase III– Responsável pela replicação do DNA, ela 
adiciona os desoxirribonucleotídeos nas extremidades OH 3’.
A despeito de suas diferenças, todas as DNA polimerases de 
E. coli:
1. Sintetizam qualquer sequência especificada pelo filamento molde;
2. Sintetizam no sentido 5´para 3´, adicionando nucleotídeos a um grupo 
3´-oh;
3. 3. Usam dntp para sintetizar novo DNA;
4. Necessitam de um primer para iniciar a síntese;
5. Catalisam a formação de uma ligação fosfodiéster unindo o grupo 5´-
fosfato do nucleotídeo que chega ao grupo 3´-oh do nucleotídeo 
anterior no filamento crescente, cortando dois fosfatos no processo;
6. Produzem novos filamentos sintetizados, que são complementares e 
têm polaridade inversa aos filamentos novos; e 
7. Estão associadas a várias outras proteínas.
Em eucariotos
As células contêm cinco DNA polimerases: α, β, γ, δ e ε. 
DNA polimerase δ é responsável pela replicação do DNA 
nuclear. 
Polimerases α está envolvida na síntese do primer, para o 
início da replicação e na formação dos fragmentos de 
Okazaki.
As polimerases β e ε participam dos mecanismos de reparo 
do DNA.
Polimerases β é responsável por preenche as lacunas entre 
os fragmentos de Okazaki após a remoção dos primers.
A polimerase γ esta localizada na mitocôndria e é 
responsável pela replicação do DNA mitocondrial. 
A REPLICAÇÃO DO DNA REQUER MUITAS ENZIMAS 
E FATORES PROTÉICOS.
PRTEÍNAS DE LIGAÇÃO A FITA SIMPLES
Superenrolamento da dupla hélice de DNA circular
REPLICAÇÃO DO DNA CIRCULAR
Na replicação do cromossomo circular de E. coli e outras 
bactérias, a replicação é chamada de Teta, pois gera um 
estrutura que se assemelha à letra grega teta (θ).
A região terminal é oposta a origem de replicação.
REPLICAÇÃO DO DNA LINEAR