Material_de_Apoio_-_Replicao_do_DNA

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MATERIAL DE APOIO PARA DA DISCIPLINA: 
GENÉTICA BÁSICA (IB450) 
Jennifer Guerra Ferreira¹, Bruno Cardoso Pimenta¹, Bruna Rafaela da Silva Menezes2 e Marina Mortati 
Dias Barbero² 
¹Discente de graduação em medicina veterinária da UFFRJ e monitor da disciplina 
²Docente da UFRRJ 
 
REPLICAÇÃO DO DNA 
A replicação é um processo de duplicação do material genético que ocorre durante a fase S da 
interfase (Figura 1). 
Figura 1: Esquema das fases da interfase. 
 
O que ocorre em cada fase? 
G1: Crescimento e metabolismo do conteúdo celular, dentre eles: síntese de RNA, proteínas e organelas 
e aumento do tamanho celular; 
S: duplicação do DNA; 
G2: preparo para a fase M; 
M: mitose, ou meiose, e citocinese 
Em tecidos com baixa ou nenhuma taxa de renovação, as células saem da fase G1 e entram na fase 
G0, na qual não há divisões celulares. Elas permanecem nessa fase até que haja estímulo para a 
multiplicação. 
A partir do experimento de Meselson-Stahl, foi descoberto que a replicação do DNA é do tipo 
semiconservativa. Assim, há a produção de duas moléculas do material genético a partir de uma dupla-
fita, sendo compostas por uma fita antiga e uma fita nova (Figura 2). 
Figura 2. Esquema da replicação semiconservativa 
 
Fonte: Só Biologia 
A duplicação do DNA ocorre no sentido 5' 3' e as duas fitas são produzidas simultaneamente. 
Isso é possível porque uma delas é sintetizada em fragmentos de Okazaki, que são pequenos fragmentos 
de DNA. 
Portanto, na replicação, uma fita é produzida continuamente (fita líder ou fita contínua) e a outra é 
“montada” em pequenos pedaços (fita descontínua, tardia ou retardada). A forma de ocorrência desse 
processo será explicada posteriormente. 
Os principais elementos envolvidos na replicação do DNA são: DNA polimerases, helicases, 
topoisomerases, primases, ligase, SSB e telomerase. O replissomo é um complexo que pode ser 
considerado como o principal responsável pela replicação, sendo composto pelos componentes citados 
anteriormente, com exceção da telomerase. 
As funções das DNAs polimerases podem ser divididas em funções de reparo e função de síntese, 
sendo que existem três tipos de DNA polimerases: DNA polimerase I; DNA polimerase II; e DNA 
polimerase III. 
A atividade de exonuclease consiste na remoção de nucleotídeos, enquanto a polimerase tem como 
função a adição dos mesmos. 
Outro elemento importante na replicação é o grampo deslizante, que aumenta a processividade da 
DNA polimerase III (a principal enzima de síntese), formando um anel ao redor do material genético e 
mantendo a enzima ligada fortemente ao DNA. 
 
A duplicação do DNA pode ser dividida em três etapas: iniciação, alongamento e término. 
1. Iniciação: Nessa fase, ocorre o reconhecimento da origem de replicação (oriC), que é uma 
sequência de bases responsável por marcar o início da replicação. Essa região é rica em timina (T) e 
adenina (A), possui 245pb e tem duas sequências conservadas, uma de 13 pb e outra de 9 pb (Figura 3). 
Após o reconhecimento da oriC e a sua interação com proteínas iniciadoras, há a formação da forquilha 
de replicação (Figura 4). Na E.coli, que possui apenas um cromossomo circular, existe apenas uma origem 
de replicação, a partir da qual a replicação é bidirecional, isto é, formam-se duas forquilhas de replicação 
que caminham em sentidos opostos (Figura 5). 
 
Figura 3. Representação da origem de replicação em E.coli, (oriC) 
 
Fonte: LEON, Priscila 
 
 
Figura 4. Esquema de uma forquilha de replicação 
 
Fonte: Solbrillersalg 
 
Figura 5. Replicação bidirecional 
 
Fonte: Profa. Dra. Aline Maria da Silva (slideplayer) 
 
 
 
A DNA polimerase necessita de uma extremidade 3’OH livre para que faça a síntese da nova fita. 
Para isso, a DNA primase sintetiza um primer, pequena molécula de RNA, que fornece essa extremidade 
requisitada pela DNA polimerase. 
 
 
2. Alongamento 
Nessa etapa é quando há incorporação dos nucleotídeos na fita nova. 
As helicases atuam na separação das duas fitas de DNA, permitindo assim a ligação das enzimas de 
síntese. As proteínas SSBs são responsáveis por manter essa separação, ligando-se às fitas de DNA e 
impedindo que as fitas se unam novamente. Outra proteína importante nesse processo é a topoisomerase, 
que evita o superenrolamento da fita de DNA a frente da forquilha de replicação. 
A DNA polimerase III utiliza o primer como seu marcador de início e começa a acrescentar 
desoxirribonucleotídeos, criando duas novas fitas. Essa enzima têm a mesma função tanto na fita 
descontínua quanto na fita contínua, mas age diferentemente em cada uma. Na contínua, apenas um primer 
é colocado e a DNA pol III se move na fita à medida que elas vão se separando. Na descontínua, isso 
também ocorre, mas são múltiplos primers que são inseridos conforme o DNA vai sendo desnaturado. A 
DNA pol III para quando colide no próximo primer, formando, assim, o chamado fragmento de Okazaki. 
Como os primers são pequenos fragmentos de RNA é necessário que sejam removidos. A DNA 
polimerase I remove e substitui esses primers por cadeias de DNA correspondentes. Após a incorporação 
de DNA onde antes havia o primer é observado a ausência de uma ligação fosfodiéster, entre o final de 
onde havia o primer e a fita sintetizada de DNA. A DNA Ligase é responsável por catalisar essa ligação 
e, com isso, unir os fragmentos de Okazaki. 
É importante ressaltar que o alongamento é feito de forma que os nucleotídeos são postos de acordo 
com sua complementariedade: Adenina pareando com Timina e Guanina com Citosina. Seguindo a lei de 
Chargaff: A+G = T+C. 
Existem algumas diferenças importantes na replicação de eucariotos e procariotos. Por exemplo, os 
eucariotos fazem múltiplas bolhas de replicação (múltiplos replicons). Além disso, os replissomos são 
muito mais complexos nesse tipo de organismo, contendo uma grande variedade de estruturas. 
Outra diferença importante é a atuação da enzima Telomerase. Essa enzima é responsável pela 
replicação da região telomérica. Como já vimos, essa região apresenta sequências repetitivas e não 
codificantes. Na ausência da telomerase ocorre o encurtamento dos telômeros. 
 
 
REVISÃO DA LEITURA DE DNA 
Caso existam nucleotídeos mal pareados (por exemplo, uma guanina com uma timina), a atividade 
exonuclease das DNA polimerases são responsáveis por reparar esse erro. 
 
EXERCÍCIOS 
1. A replicação do DNA é conservativa, semiconservativa ou dispersiva? Explique sua resposta. 
2. Descreva os componentes do replissomo e suas respectivas funções. 
3. Qual a função da telomerase? 
4. Descreva a função do primer e cite a enzima responsável pela sua formação. 
5. Cite as principais diferenças entre a replicação de procariotos e eucariotos. 
6. Por que uma fita de DNA é contínua e a outra é descontínua? Explique. 
7. Considere uma fita molde com a seguinte composição: 
5' ATTGAAAGACTGGATACGAAC 3' 
a) Demonstre a fita filha. 
b) Sabendo que ela tem a seguinte composição: 45% A, 20% T, 25% G e 10% C. Qual seria a 
porcentagem de cada nucleotídeo da outra fita mãe correspondente? 
c) Qual seria a porcentagem de cada nucleotídeo da outra fita mãe correspondente? 
 
8. Ilustre o processo de replicação com suas principais enzimas. 
9. Por que existe telomerase apenas em Eucariotos? 
10. Marque verdadeiro (V) ou falso (F). Justique as falsas. 
( ) O DNA é formado por duas fitas, uma contínua e outra descontínua. A enzima ligase é fundamental 
para a formação da fita contínua. 
( ) A DNA polimerase é uma enzima de produção de material genético, mas tem função tanto de 
síntese quanto de reparo. 
( ) O grampo deslizante aumenta a processividade da enzima DNA polimerase III. 
( ) A duplicação do DNA é extremamente importante para a divisão celular e, portanto, ocorre na 
fase S da Mitose. 
( ) Tanto procariotos quanto eucariotos possuem a helicase. 
( ) O sentido da replicação é3'5' na fita contínua e 5'3' na fita descontínua. 
 
Referência Bibliográficas: 
 
ALBERTS, Bruce et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. 
 
Khan Academy. Telômeros e Telomerase. Disponível em : 
https://pt.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/telomeres-
telomerase. Acessado em 20 de abril de 2020. 
 
SCHER, Ricardo. Ciclo celular: intérfase e mitose. Aula 8. Disponível em: 
https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/11243216022012Biologia_Celular_aula_8.p
df. Acessado em 27 de abril de 2020. 
 
Escola Superior de Enfermagem S. José de Cluny. Funções do DNA e RNA. Disponível em: 
https://slideplayer.com.br/slide/1247367/. Acessado em 27 de abril de 2020. 
https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/11243216022012Biologia_Celular_aula_8.pdf
https://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/11243216022012Biologia_Celular_aula_8.pdf
https://slideplayer.com.br/slide/1247367/
 
LEON, Priscila. Replicação de DNA. Disponível em: https://docplayer.com.br/702109 
03-Replicacao-de-dna-priscila-m-m-de-leon-universidade-federal-de-pelotas-cdtec-graduacao-em-
biotecnologia-disciplina-de-biologia-molecular.html. Acessado em 27 de abril de 2020. 
 
Solbrillersalg. Quais são os fragmentos de Okazaki? Disponivel em: https://pt.solbril 
lersalg.com/5555-what-are-the-okazaki-fragments. Acessado em 27 de abril de 2020. 
 
Só Biologia. A duplicação do DNA. Disponível em: https://www.sobiologia.com.br/cont 
eudos/Citologia2/AcNucleico3.php. Acessado em 27 de abril de 2020. 
 
GABARITO 
1. A replicação é denominada semiconservativa, pois mantém a fita original e cria uma nova 
correspondente. A replicação conservativa seria uma que produziria dois DNAs a partir do original, 
sendo que um teria duas fitas velhas e outro teria duas fitas novas. Na replicação dispersiva, 
ocorreria a quebra do DNA em vários pedaços que se uniriam e formariam duas moléculas de DNA 
com fitas completamente novas, mas originadas de fragmentos das fitas velhas. 
 
2. Os principais componentes do replissomo são: 
DNA polimerases: adição de nucleotídeos e remoção de nucleotídeos mal pareados 
Helicases: separação das duas fitas da molécula de DNA 
Topoisomerases: evitam o superenrolamento do DNA 
Primases: catalisam a síntese dos primers (iniciadores) 
https://docplayer.com.br/702109
https://docplayer.com.br/702109
https://pt.solbril/
https://pt.solbril/
https://www.sobiologia.com.br/cont
https://www.sobiologia.com.br/cont
Ligases: ligam os fragmentos de Okazaki 
SSBs: mantêm as duas fitas separadas 
3. A telomerase é uma enzima presente em eucariotos e tem como função adicionar sequências 
repetitivas à extremidade 3' do DNA, região na qual fica localizado o telômero. 
4. O primer é uma sequência de ácidos nucleicos responsável por marcar o sítio de início da 
replicação, no qual haverá a ligação da DNA polimerase. A síntese desse iniciador é catalisada pela 
enzima primase. 
5. Em procariotos, há a abertura de apenas uma bolha de replicação no processo de duplicação do 
DNA. Em eucariotos, existem múltiplos replicons (bolhas de replicação). O replissomo de 
eucariotos têm mais estruturas do que o de procariotos, tornando-se mais complexo. Além disso, 
os eucariotos não possuem a enzima telomerase. 
6. O sentido da replicação é sempre 5'3' e o sentido de desenrolamento do DNA é único, portanto, 
uma das fitas precisa ser sintetizada em fragmentos (fragmentos de Okazaki). A fita mãe que dá 
origem à fita contínua recebe um primer e a DNA pol III segue na direção do desenrolamento 
adicionando nucleotídeos. Como o DNA é antiparalelo, no caso da fita descontínua, é necessário 
que sejam colocados primers ao longo da fita conforme a molécula vai se abrindo, assim a DNA 
pol vai de um primer a outro criando fragmentos para depois haver remoção e substituição dos 
iniciadores pelo DNA correspondente e ligação dos fragmentos pela enzima ligase. 
7. 
a) 3'TAACTTTCTGACCTATGCTTG 5' 
b) As duas fitas fazem pareamento, portanto, a porcentagem de timina de uma fita será igual a 
porcentagem de adenina da outra, assim como as porcentagens de guanina e citosina. Logo, a outra 
fita mãe terá 45% T, 20% A, 25% C e 10% G. 
 
8. 
 
9. A Telomerase é responsável por formar a porção final do cromossomo, denominada telômero. 
Em procariotos, o DNA se apresenta na forma circular, portanto, não possui um fim que 
possibilite a ação dessa enzima 
10. Marque verdadeiro (V) ou falso (F). Justique as falsas. 
(F) O DNA é formado por duas fitas, uma contínua e outra descontínua. A enzima ligase é 
fundamental para a formação da fita contínua. 
A enzima ligase é responsável por unir os fragmentos de Okazaki, portanto, faz parte da 
formação da fita descontínua. 
(V) A DNA polimerase é uma enzima de produção de material genético, mas ela tem função 
tanto de síntese quanto de reparo. 
(V) O grampo deslizante aumenta a processividade da enzima DNA polimerase III. 
(F) A duplicação do DNA é extremamente importante para a divisão celular e, portanto, 
ocorre na fase S da Mitose. 
A replicação ocorre na fase S da interfase, que é uma fase de preparação para a mitose. 
(V) Tanto procariotos quanto eucariotos possuem a helicase. 
(F) O sentido da replicação é 3'5' na fita contínua e 5'3' na fita descontínua. 
O sentido da replicação é sempre 5'3'. Na fita descontínua, a solução para manter o sentido 
é a formação de fragmentos de Okazaki.