Aula 2-Estrutura e Replicação do DNA

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A Estrutura do DNA e sua 
Replicação
Capitulo 3: Genética Molecular – Livro: Genética na Agropecuária
Capitulo 7: DNA: Estrutura e Replicação – Livro: Introdução à Genética
Estrutura do DNA
 Formados por nucleotídeos:
 1 Pentose “Açúcar”
 1 Base nitrogenada
 1 Ácido Fosfórico
Estrutura do DNA
 A Pentose “Açúcar” tem 5 carbonos numerados:
Denomina-se Ribose ou Desoxirribose, dependendo do grupo ligado ao C2
C1 – ligado à base nitrogenada
C2 – possui apenas hidrogênios (H) no DNA ou 
hidroxila (OH) no RNA
C3 – sempre ligado à uma hidroxila (OH)
C4 – (H)
C5 – ligado ao grupo fosfato
DNA RNA
 Tipos de bases nitrogenadas 
GUANINA – G
ADENINA – A 
CITOSINA – C
TIMINA – T
Um anel 
aromático
Dois anéis 
aromáticos
Estrutura do DNA
 A quantidade de nucleotídeos pirimidínicos 
(T+C) é sempre igual à quantidade total de 
nucleotídeos purínicos (A+G)
 A Quantidade de T = A; C = G
 A Quantidade de A+T é diferente de G + C 
 A relação A + T / G + C é espécie específica
Erwin Chargaff estabeleceu proporções 
entre as bases nitrogenadas
Erwin Chargaff estabeleceu proporções 
entre as bases nitrogenadas
(T+C) = (A+G)
A=T e C=G
A+T ≠ G+C
1953 – James Watson e Francis Crick
 1953 – Rosalind
Franklin e Maurice 
Wilkins
 1962 Prêmio 
Nobel
 Ácido Fosfórico 
Estrutura do DNA
Livre Incorporado ao DNA
Formação da cadeia de nucleotídeos
Cadeia de DNA é formada a partir da ligação entre nucleotídeos.
A ligação ocorre entre o grupo hidroxila (3’-OH) de um nucleotídeo e o 
fosfato (5’-P) do nucleotídeo adjacente.
Mostrar Construção
 Ligação fosfodiéster
Ocorre entre o 3’-OH de um 
nucleotídeo e o 5’-P do outro.
O sentido da polimerização é de 
5’ para 3’, de acordo com a 
ORIENTAÇÃO dos nucleotídeos ao 
longo da cadeia.
Ligação 
fosfodiéster
A forma como os nucleotídeos estão dispostos 
confere à molécula um sentido. 
A polimerização ocorre sempre de 5’ para 3’.
É uma fita de DNA?
Ou RNA?
 Dupla hélice, DUAS cadeias de nucleotídeos
Na molécula de DNA, duas cadeias 
de nucleotídeos interagem de forma 
complementar através das bases 
nitrogenadas, as quais formam 
pontes de hidrogênio entre si.
A Pentose e o Fosfato de cada 
cadeia ficam voltados para fora da 
molécula, permitindo a interação 
das bases nitrogenadas na parte 
interna. 
PONTES DE 
HIDROGÊNIO
GUANINA – G
ADENINA – A 
CITOSINA – C
TIMINA – T 
 DNA – Dupla hélice, DUAS cadeias de nucleotídeos
O pareamento ocorre sempre 
entre uma PURINA e uma 
PIRIMIDINA, de tal forma 
que:
ADENINA
GUANINA
CITOSINA
TIMINA
O pareamento mantém o diâmetro da dupla 
hélice sempre igual. A distância entre as duas 
cadeias é sempre o espaço ocupado por uma 
purina e uma pirimidina 
(total: 3 anéis aromáticos)
Características do DNA
 Capacidade de codificar informações em grande 
número (código genético). 
Mas só tem 4 bases?
Computadores: bits 0 e 1, 2n Organismos: 4n
(n) Se bits : bases 4n : (2n)2
 01011001 = 28 = 256.... combinações diferentes
 ACTGCTTG = 48 = 65.536 .... combinações 
diferentes
Características do DNA
200.000
5.810.000.000
5,8 bi
Capacidade de codificar informações em grande número (código genético). 
Características do DNA
 Ser capaz de mudar (mutações, 
trocas de bases nitrogenadas)
.......ACTAAGGTTCGA..............
.......ACTATGGTTCGA..............
Aves do Brasil – Gwynne et al. 2015
Características do DNA
 Capacidade de auto-replicação (semiconservativa)
15N: isótopo pesado
Bactéria E. coli
14N: isótopo Leve
1958 - Meselson e Stahl
Replicação 
Semiconservativa do DNA
Replicação (=Duplicação) do DNA
Capítulo 3: Genética Molecular – Livro: Genética na Agropecuária
Capítulo 7: DNA: Estrutura e Replicação – Livro: Introdução à Genética
Ocorre na reprodução assexuada de Procariotos
e na multiplicação celular de Eucariotos.
Porque o DNA se duplica / replica?
Procariontes: 
Bactérias e Cianofífeas
Eucariontes: 
Animais e Vegetais
Replicação (=Duplicação) do DNA
Procariontes: 
Bactérias e Cianofífeas
Eucariontes: 
Animais e Vegetais
Histonas
Replicação (=Duplicação) do DNA
Procariontes “Forquilhas de Replicação”
 Autoradiografias feitas por J. Cairns 
(1963) em DNA de E. coli tratadas 
com meio contendo Trimidina
(replicação semi-conservativa, 
bidirecional e DNA circular).
Eucariontes “Forquilhas de Replicação”
Vários pontos de 
replicação
Como começa a replicação?
 Proteínas de Inicialização (em E. coli 
“DnaA”) indicam o local para o início 
da replicação (chamado de origem),
 Origem é seguida por sequência 
ATATATAT......
Em procariotos
Como começa a replicação?
 Helicase proteína que quebra as pontes de hidrogênio entre as bases;
 DNA desenrolado é estabilizado por proteínas de ligação (SSBs);
 Topoisomerases relaxam torções sobre a fita. A mais importante é a 
DNA Girase.
Em procariotos
Cópia
 Necessita da ligação de um “Primer” ou “Iniciador” a fita do DNA,
 Primer: sequência de 8 a 12 nucleotídeos de “RNA”,
 É formado por um grupo de proteínas (primossomo), a mais 
importante é a Primase,
 Polimerase III é quem copia.
Em procariotos
Os 2 Sentidos da replicação
 Cópia cresce por ligações no C3, sentido 5’ – 3’ 
(filamento contínuo – leading)
 O que ocorre com a fita inversa (3’ – 5’)? 
(filamento descontínuo – lagging)
Em procariotos
Fragmentos de Okazaki
 Polimerase III (copia o DNA de 5’-3’; corrige de 3’-5’)
 Primase (instala o iniciador)
 Polimerase I (remove Primer, preenche espaço com DNA de 5’-
3’, corrige falhas de 3’-5’)
 DNA ligase, liga os fragmentos de DNA
Em procariotos
±1000 nucleotídeos
Ação do Replissomo 
(complexo 
nucleoproteico)
Máquina de 
Replicação
Em procariotos
Localização da 
Origem
Proteínas de 
Inicialização
DNA girase
 Ver vídeo com animação da Replicação
 https://www.youtube.com/watch?v=y-
UWgpMstDo
Replicação no Eucariotos
 Apresenta Similaridades ao Procariotos, 
replissomo Eucariótico realiza todas as 
funções observadas no R. procariótico,
 É mais complexa, consta com ao menos 27 
componentes nos Replissomos de 
mamíferos,
 Complexidade envolve o desenrolamento do 
DNA do entorno da Histonas.
As origens em Eucariotos são muito variáveis, 
não seguem um padrão. ±3.000 origens por 
cromossomo
Nos eucariotos existem problemas 
quando a duplicação/replicação do 
filamento descontínuo atinge a ponta dos 
cromossomos (Telômeros)
Nesta região a substituição do primer não ocorre de forma 
convencional, e sua falta provocaria um encurtamento das 
cópias de DNA e perda de informações (síndrome de 
Werner – envelhecimento prematuro);
RNA Telomerase (enzima), adiciona repetições nas pontas 
3’ (Tandem – TTGGG em humanos), então Primase 
adiciona Primer e DNA polimerase completa o filamento;
Ligase preenche os espaços com a remoção do primer;
Células somáticas raramente contam com este 
mecanismo, assim com o encurtamento dos cromossomos 
entram em senescência.
 Explique como ocorre a replicação do DNA em 
Procariontes. Não esqueça de citar as funções da:
- Origem;
- Proteínas de inicialização; 
- Helicase; 
- Proteínas de ligação;
- DNA girasse/topoisomerase;
- Primase e Primer;
- DNA Polimerase III;
- Fragmento contínuo e descontínuo (Frag. Okazaki);
- DNA Polimerase I;
- Ligase;