aula 3 Biologia molecular

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ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS E REPLICAÇÃO 
 
 ESTRUTURA PRIMÁRIA DO DNA 
 
A descoberta da dupla hélice 
 
O modelo de dupla hélice, atualmente aceito para descrever a estrutura da 
molécula de DNA, é atribuído a James Watson e Francis Crick, por sua publicação na 
Revista Nature, de 25 de abril de 1953. Passados mais de cinquenta anos desde a 
descoberta, muito já se conhece sobre a molécula de DNA. Embora a publicação da 
estrutura do DNA tenha ocorrido em 1953, as evidências do DNA como material 
responsável pela informação genética surgiram muito antes. Em meados da década 
de 1880, já se falava no núcleo como sede da hereditariedade e que a cromatina (ou 
cromossomos) constituía o material genético. 
A descoberta do modelo de dupla hélice foi crucial para a história da Biologia, 
principalmente para a Biologia Molecular. Entretanto, os eventos que envolveram tal 
fato atraíram interesse e participação de muitos químicos e físicos, como Watson e 
Hausmann. 
O termo biologia molecular foi proposto por Warren Weaver, da Fundação 
Rockefeller, em um relatório publicado na revista Science, de 1938, para descrever 
como os fenômenos biológicos podem ser compreendidos fundamentalmente pelo 
conhecimento das estruturas das moléculas e das interações e das alterações destas, 
mas apenas em 1953 com a proposição da dupla hélice é que se percebeu de forma 
dramática a importância da correlação estrutura-função da molécula. 
Entretanto, desde a década de 1880 havia a ideia de que o núcleo poderia ser 
a sede da hereditariedade, de que a cromatina (ou cromossomos) constituía o material 
genético e, mais tarde, de que os genes poderiam ser moléculas, apesar de não existir 
um consenso dentro da comunidade científica a respeito. 
Em 1869, quando ainda não havia antibióticos e as infecções hospitalares eram 
muito comuns, o médico, fisiólogo e químico orgânico suíço Friedrich Miescher (1844-
1895), trabalhando com células purulentas, extraiu uma substância, conhecida hoje 
como o DNA, e chamou-a de nucleína. Contudo, a nucleína não era considerada como 
portadora de informação genética, por isso seu trabalho foi pouco relevante no meio 
 
 
científico da época. Na ocasião, acreditava-se que a estrutura do DNA era simples, e 
que as proteínas é que continham o material genético. 
Apenas por volta de 1930 se obteve o conhecimento de que todas as células 
dos animais e das plantas possuíam tanto o DNA como o RNA, mas com ideias ainda 
muito vagas sobre o papel dessas substâncias nas células. 
Erwin Schrödinger, em 1944, sugeriu em seu livro “What is Life?” que os genes 
seriam formados por arranjos de diferentes elementos isômeros, ou seja, nucleotídeos, 
em cujas variadas sequências seriam codificadas as diferentes informações genéticas. 
Três laboratórios trabalharam enfaticamente no entendimento de como o grupo 
fosfato, o açúcar e a base nitrogenada se ligavam entre si. Eram eles: o do Caltech 
(California Institute of Technology), em Pasadena, onde trabalhava Linus Pauling; o do 
King´s College, de Londres, onde o grupo de Maurice Wilkins e seus colaboradores – 
entre eles, destacando-se Rosalind Franklin – realizavam suas pesquisas; e o 
Cavendish, na universidade de Cambridge, onde trabalhavam James Watson e 
Francis Crick. Os pesquisadores dos três laboratórios buscavam a proposição de um 
modelo para a estrutura do DNA, com o objetivo de entender sua atuação biológica e 
merecer o reconhecimento da comunidade científica. 
Watson e Crick tiveram a percepção inventiva de que o emparelhamento 
purina-pirimidina das bases nitrogenadas tinha sempre dimensões similares, propondo 
a estrutura da molécula do DNA, publicada em um artigo de apenas 900 palavras e um 
diagrama simples, na Nature, em 25 de abril de 1953. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
WATSON E CRICK COM O PROTÓTIPO DA DUPLA HÉLICE DO DNA 
 
<http://www.chemheritage.org/discover/online-resources/chemistryin-
history/themes/biomolecules/dna/watson-crick-wilkins-franklin.aspx>. 
 
Estrutura do DNA 
 
 O ácido desoxirribonucleico, o DNA, é um polímero não ramificado, composto 
de unidades de desoxirribonucleotídeos. Os desoxirribonucleotídeos são compostos 
por um açúcar (pentose), a desoxirribose; por um grupo fosfato; e por uma base 
nitrogenada. A base nitrogenada pode ser uma purina - adenina (A) e guanina (G); ou 
uma pirimidina - timina (T) e citosina (C). A informação genética de um organismo 
encontra-se na sequência das quatro bases (A, T, C e G); assim, a sequência de 
aminoácidos de todas as proteínas é codificada a partir das sequências dessas quatro 
bases. 
O DNA tem a forma de uma dupla hélice, cujas fitas se enrolam em torno do 
próprio eixo. O grupo fosfato e o açúcar (parte hidrofílica) localizam-se externamente, 
como se fossem o corrimão de uma escada circular e as bases nitrogenadas (parte 
 
 
hidrofóbica) ficam orientadas para o interior. A relação espacial entre as duas fitas cria 
um sulco principal e um sulco secundário. 
As bases estão pareadas entre as duas fitas da molécula, mantendo sua 
estrutura por meio de pontes de hidrogênio. O pareamento das bases de cada fita 
sempre será entre uma purina e uma pirimidina, onde adenina sempre se ligará a 
timina através de duas pontes de hidrogênio, e a citosina sempre se ligará à guanina 
por meio de três pontes de hidrogênio. 
Esta característica de pareamento tem grande significância fisiológica e, devido 
a ela, as duas fitas de DNA são ditas complementares. A complementaridade garante 
a replicação precisa do DNA e a transmissão das informações genéticas via 
transcrição, pois por meio do pareamento específico o DNA serve como molde para a 
síntese de novas moléculas complementares. 
 
DNA 
A B 
 
(A) Modelo tridimensional da forma de dupla hélice da molécula de DNA, na 
qual o grupo fosfato e o açúcar localizam-se externamente, como se fossem o 
corrimão de uma escada circular, e as bases nitrogenadas localizam-se internamente. 
(B) Pareamento das bases nitrogenadas de cada fita, ilustrando a ligação entre 
adenina e timina por meio de duas pontes de hidrogênio, e entre citosina e guanina 
por meio de três pontes de hidrogênio. 
 
Um segmento de DNA que contém a informação necessária para a síntese de 
proteína ou RNA é chamado de gene. Logo, um gene é um fragmento de DNA 
responsável pela produção de uma proteína específica. Os genes se localizam nos 
 
 
cromossomos, que são enormes moléculas de DNA que contêm além dos genes, 
longos segmentos de DNA sem função específica. Em eucariotos, dentro dos genes 
também existem regiões que não codificam a proteína e são chamados de íntrons. As 
regiões dentro do gene que codificam a proteína são chamadas de exón. 
O conjunto de genes de um organismo é denominado de genoma e o conjunto 
de proteínas produzidas por um organismo é denominado proteoma. Conhecer os 
genes e as proteínas que compõem um organismo permite o desenvolvimento de 
métodos novos para o diagnóstico de doenças e também de novas terapias para seu 
tratamento. 
A dupla hélice é mantida unida por duas forças: pelas pontes de hidrogênio 
formadas pelas bases complementares; e por interações hidrofóbicas, que determinam 
a orientação interna das bases nitrogenadas na molécula. 
 
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO 
 
 Desnaturação e renaturação são fenômenos físicos fundamentais para os 
processos de replicação, transcrição e recombinação da molécula de DNA. A 
desnaturação ocorre quando as pontes de hidrogênio entre as cadeias 
complementares se rompem e as fitas se separam. O inverso é chamado de 
renaturação, e permite que todas as propriedades originais da molécula sejam 
restabelecidas. 
Soluções de DNA, em pH = 7,0 e temperatura ambiente, são altamente 
viscosas. A desnaturação da estrutura secundária do DNA podeser obtida em solução 
por aumento da temperatura, por titulação com ácidos ou álcalis e por agentes 
desnaturantes, como a formamida e o dimetilssulfóxido (DMSO). 
Em altas temperaturas ou pH extremos o DNA sofre desnaturação, isto porque 
ocorre ruptura das pontes de hidrogênio entre os pares de bases. Esta desnaturação 
faz com que diminua a viscosidade da solução de DNA. Durante a desnaturação, 
nenhuma ligação covalente é desfeita, ficando, portanto, as duas fitas de DNA 
separadas. 
Quando o pH e a temperatura voltam ao normal, as duas fitas de DNA 
espontaneamente se enrolam, formando novamente o DNA dupla fita. Este processo 
envolve duas etapas: uma mais lenta, pois envolve o encontro casual das fitas 
complementares de DNA, formando um curto segmento de dupla hélice; e outra mais 
rápida, envolvendo a formação das pontes de hidrogênio entre as bases 
complementares, reconstruindo a conformação tridimensional. 
 
 
Os ácidos protonizam os anéis nitrogenados de A, G e C, enquanto os álcalis 
desprotonizam os anéis nitrogenados de U e T. Esses tratamentos geram grupos 
carregados no interior da hélice, rompendo as pontes de hidrogênio entre as bases. 
Por intermédio da medida da absorbância da luz ultravioleta no 
espectrofotômetro, é possível acompanhar a desnaturação da molécula de DNA. A 
medida de absorção da luz UV a 260nm é máxima, e ocorre quando as fitas da dupla 
hélice estão completamente separadas e as bases expostas ao meio. A absorbância 
também aumenta com o aumento da temperatura, desnaturando a molécula. 
Os agentes desnaturantes têm maior facilidade em romper as duas pontes de 
hidrogênio que ligam as bases A e T, do que as três pontes de hidrogênio que ligam 
as bases C e G. Portanto, são necessárias temperaturas mais elevadas, pH mais 
alcalino e maiores concentrações de agentes desnaturantes para romper as bases C e 
G, do que as bases A e T. 
 
TIPOS DE DNA 
 
 O DNA apresenta diferentes conformações, são elas denominadas como 
ADNA, B-DNA e Z-DNA. Sendo que, nas duas primeiras formas, a hélice gira para a 
direita, e a diferença entre elas está na distância necessária para fazer uma volta 
completa da hélice e no ângulo que as bases fazem com o eixo da hélice. O DNA do 
tipo A tem a forma mais curta e mais grossa, e para completar uma volta na hélice são 
necessários 11 pares de bases; enquanto no DNA do tipo B são necessários 10 pares 
de bases para completar uma volta na hélice, além disso, a dupla hélice é mais longa 
e mais fina. Em solução, geralmente o DNA assume a conformação B. Quando há 
pouca água disponível para interagir com a dupla hélice, o DNA assume a 
conformação A-DNA. 
A forma Z-DNA apresenta seu sentido de rotação para a esquerda. Esta 
conformação é mais alongada e mais fina do que o B-DNA. Para completar uma volta 
na hélice são necessários 12 pares de bases. O DNA, em solução com altas 
concentrações de cátions, assume a conformação Z-DNA. 
Em eucariotos, o DNA tende a assumir a conformação Z-DNA em razão da 
metilação do DNA. Na dupla hélice, as duas fitas de DNA estão em direção opostas, 
isto significa que são antiparalelas. O termo antiparalelas deve-se ao fato de que uma 
das fitas tem a direção exata da sua síntese (5' → 3') enquanto a outra está invertida 
(3' → 5'). Esta conformação em fitas antiparalelas levará à necessidade de 
mecanismos especiais para a replicação do DNA. 
 
 
 CONFORMAÇÕES MAIS COMUNS DE DNA (B, A E Z) 
 
(a) Representação da estrutura tridimensional da molécula de B-DNA, vista 
lateral e transversal, mostrando a posição das bases nitrogenadas em relação ao eixo 
das hélices. (b) Representação da estrutura tridimensional da molécula de A-DNA, 
vista lateral e transversal, mostrando a posição das bases nitrogenadas em relação ao 
eixo das hélices. (c) Representação da estrutura tridimensional da molécula de Z-DNA, 
vista lateral e transversal, mostrando a posição das bases nitrogenadas em relação ao 
eixo das hélices. 
 
ESTRUTURA DO RNA 
 
O RNA é uma molécula intermediária na síntese de proteínas. Faz a 
intermediação entre o DNA e as proteínas. O RNA é formado por uma fita simples, seu 
açúcar (pentose) é a ribose em vez da desoxirribose do DNA; apresenta uma Uracila 
(U) em vez de Timina (T) como base nitrogenada; além do grupo fosfato. 
Os principais tipos de RNA são os RNAs mensageiros (mRNAs), os 
transportadores (tRNAs) e os ribossomais (rRNAs). Os RNAs mensageiros codificam 
as proteínas e representam cerca de 4% do RNA celular total; os RNAs ribossomais 
fazem parte da estrutura do ribossomo, junto com diversas proteínas e são eles que 
permitem a ligação entre dois aminoácidos na síntese de proteínas, correspondendo a 
85% do RNA total da célula; e os RNAs transportadores carregam o aminoácido 
 
 
específico para complementar a sequência de nucleotídeos do mRNA, quando este 
está ligado ao ribossomo e correspondem a 10% do RNA total da célula. 
REPRESENTAÇÃO DOS RNAS MENSAGEIRO (MRNA), TRANSPORTADOR 
(TRNA) E RIBOSSOMAL (RRNA) 
A 
 
 
 
(A) Representação da estrutura da fita simples do mRNA, que contém a 
informação para a síntese de proteínas. (B) Representação da estrutura tRNA, que 
transporta aminoácidos para que ocorra a síntese de proteínas. (C) Representação da 
estrutura rRNA, que apresenta os componentes da maquinaria de síntese de proteínas 
presente nos ribossomos. 
A expressão gênica envolve a análise das regiões do DNA (genes) que são 
ativadas para a produção de proteínas, bem como os mecanismos que controlam a 
quantidade de proteína a ser produzida. O gene é expresso quando uma molécula de 
mRNA usa este gene como molde e esta molécula de RNA serve como molde para 
produção da proteína correspondente. As moléculas de RNA são sintetizadas por um 
processo conhecido como transcrição, que é similar à replicação do DNA. 
Todas as formas de RNA são sintetizadas por enzimas (RNA polimerases) que 
obtêm informações em moldes de DNA. O rRNA é produzido pelo DNA da região 
organizadora do nucléolo e, associado a proteínas, vai constituir os nucléolos. 
Depois passa ao citoplasma para formar os ribossomos. 
B C 
 
 
 
O mRNA leva para o citoplasma as informações para a síntese das proteínas. 
Existe um tipo de mRNA para cada tipo de cadeia polipeptídica, que vai constituir uma 
proteína. O mRNA transporta a informação genética na forma de códons, copiados do 
DNA; um códon consiste em uma sequência de três nucleotídeos. 
O tRNA move-se do núcleo para o citoplasma, onde se liga a aminoácidos, e 
deslocando-se até os ribossomos. Apresenta regiões com pareamento de bases, que 
lhe conferem um aspecto de trevo de três folhas (trinca). Cada molécula de tRNA 
apresenta uma extremidade que se liga a diferentes tipos de aminoácidos e uma 
região com uma sequência de três nucleotídeos, o anticódon, que pode parear com 
um dos códons do mRNA. 
 
REPLICAÇÃO DO DNA 
 
O processo em que o DNA pode se replicar e dar origem a novas moléculas de 
DNA; podendo ainda ser transcrito em RNA, e este por sua vez traduzido em 
proteínas, é conhecido como o Dogma Central da Biologia. 
 
REPRESENTAÇÃO DO DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA: REPLICAÇÃO, 
TRANSCRIÇÃO E TRADUÇÃO DO DNA EM PROTEÍNAS 
 
<http://www.virtual.epm.br/cursos/biomol/introdu/html/dogma.htm>. 
 
A molécula de DNA transmite a informação genética e tem a capacidade de se 
autoduplicar. Uma cópia do DNA é passada para a célula-filha durante a divisão 
celular, de modo que as células filhas, no caso da mitose, tenham a mesma 
informação genética que a célula mãe. Esse processo de autoduplicação do DNA é 
chamado de replicação. 
A replicação consiste na abertura de uma molécula de DNA parental e na 
subsequente formação de duas novas moléculas filhas idênticas. Quando cada uma 
das moléculas filhas contém 50% da molécula mãe, o processoé chamado de 
semiconservativo, ou seja, cada molécula filha conserva metade da molécula mãe. Os 
 
 
dois filamentos desenrolados da molécula mãe expõem suas bases, de modo que 
cada um destes filamentos funcione como molde, e cada base exposta irá parear com 
a sua base complementar da molécula filha, reconstruindo, assim, as duas duplas 
hélices, na qual as duas moléculas filhas terão uma fita “antiga” e uma fita “nova”. Este 
tipo de replicação é denominado de replicação semiconservativa, pois cada dupla fita 
filha irá conter um filamento parental e outro recém-sintetizado. 
Há ainda a teoria conservativa, sendo esta pouco aceita. Na teoria conservativa 
cada fita do DNA sofre duplicação e as fitas formadas sofrem pareamento resultando 
num novo DNA dupla fita, sem a participação das fitas "parentais" (fita nova com fita 
nova forma uma dupla hélice e fita velha com fita velha forma a outra dupla fita). 
 
REPRESENTAÇÃO DA REPLICAÇÃO SEMICONSERVATIVA, NA QUAL A 
MOLÉCULA MÃE FUNCIONA COMO MOLDE E AS BASES EXPOSTAS PAREAM 
COM AS BASES COMPLEMENTARES DA MOLÉCULA FILHA 
 
 
<http://monorealism.com/blog/2012/gene-therapy-advances/dna-split/>. 
 
Na replicação, a dupla hélice precisa girar e subsequentemente desenrolar-se, 
já que os dois filamentos encontram-se entrelaçados. Nesta etapa atuam duas 
enzimas, a DNA girase e a DNA helicase. A DNA girase provoca uma 
superelicoidização do DNA, o que facilita o trabalho realizado pela DNA helicase, que 
separa a dupla hélice de DNA a partir da forquilha de replicação. Com o desenrolar da 
 
 
dupla hélice, os dois filamentos expostos estariam sujeitos à degradação, se não fosse 
a ação de outra proteína, a SSB (single-strand binding DNA proteína - proteína ligante 
de DNA), que se liga ao DNA e impede que as bases da dupla fita voltem a formar as 
pontes de hidrogênio, mantendo, portanto, as fitas separadas para que as enzimas de 
replicação possam agir. 
Os dois filamentos da dupla hélice que estão separados vão sofrer a ação da 
DNA-polimerase, que irá sintetizar um novo filamento complementar para cada 
filamento parental que se separou. Um dos filamentos será sintetizado de forma 
contínua, enquanto o outro será sintetizado de maneira descontínua, permanecendo 
alguns trechos deste filamento incompletos. Estas falhas, posteriormente, serão 
reconstituídas pela ação da DNA-ligase. Durante este processo podem ocorrer, 
também, alguns erros de inserção de bases; tais erros podem ser corrigidos pela 
atuação da DNA-polimerase, que remove as bases mal pareadas. A ação da 
DNApolimerase, a enzima que refaz o novo filamento, só ocorre se existir, uma curta 
região da dupla hélice que serve como iniciador ou primer. 
 
ENZIMAS 
 
No processo de replicação do DNA várias enzimas estão envolvidas, como a 
DNA-polimerase, helicases, proteínas SSB, ligases, topoisomerases e primase. 
As helicases são enzimas com função de quebrar as pontes de hidrogênio 
entre as bases, para que as duas fitas de DNA se separem. Essa separação é 
essencial para que a forquilha de replicação se movimente. 
As SSB são proteínas que têm alta afinidade por DNA na forma de fita simples, 
ocorrendo a ligação de forma cooperativa. Sua presença no processo de replicação é 
de grande importância, pois ao se ligarem à fita simples do DNA, impedem que a 
mesma sofra torções, induzindo a conformação do DNA ideal para o pareamento das 
bases e consequentemente, a replicação. 
A primase é a enzima que sintetiza os primers (iniciadores), que são pequenas 
sequências de RNA, a partir de um molde de DNA. Em eucariotos, a atividade da 
primase está localizada como componente da DNA-polimerase. 
 
MODELO ESQUEMÁTICO DA AÇÃO DA PRIMASE INDIVIDUALMENTE, E 
EM CONJUNTO COM A DNA-POLIMERASE III 
A 
 
 
 
B 
 
C 
 
(A) Início da síntese primers de RNA, a partir de um molde de DNA, pela ação 
primase. (B) A enzima primase promove a formação do primer de RNA. (C) O primer 
de RNA formado pareia com o DNA molde, permitindo a ação da DNA polimerase III, 
que adiciona os nucleotídeos para a formação da fita de DNA. O fragmento formado 
primer de RNA + DNA pré-formado, é o fragmento de Okazaki. 
 
Também importante, as topoisomerases são enzimas que permitem as 
alterações no grau de superenrolamento do DNA, promovendo a quebra transitória de 
ligações fosfodiéster, gerando uma forma intermediária, na qual a proteína continua 
ligada ao DNA, covalentemente, permitindo assim, que as fitas do DNA passem umas 
sobre as outras, alterando o superenrolamento da molécula. 
Essas enzimas são encontradas tanto em organismos procariotos, quanto em 
eucariotos, e são essenciais nos processos de replicação, transcrição e recombinação 
do DNA. Na transcrição e recombinação, as topoisomerases irão separar 
temporariamente as fitas da dupla hélice de DNA, enquanto na replicação, as fitas 
terão separação permanente. Durante a transcrição, a abertura das fitas de DNA para 
síntese de RNA, induz a superenrolamentos do DNA, que precisa ser relaxado para 
que o processo ocorra. Já na replicação, as duas moléculas geradas são 
completamente separadas pelas topoisomerases para que possam segregar para as 
células-filhas. 
 
 
A DNA-polimerase é a enzima que faz a síntese de uma nova fita de DNA. Ela 
possui a capacidade de adicionar nucleotídeos na extremidade 3’OH de uma região 
pareada do DNA, fazendo com que a cadeia se estenda no sentido 5’→3’. 
As células eucarióticas apresentam vários tipos de DNA-polimerases como: α, 
δ, β, ε, e y, sendo que α, δ, β e ε estão localizadas no núcleo, e y está localizada na 
mitocôndria. 
A polimerase δ é responsável pela replicação do genoma nuclear, enquanto a 
polimerase 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 processos 
de síntese durante a reparação do DNA. E a polimerase y é responsável pela 
replicação de DNA mitocondrial. 
Em bactérias existem três tipos de polimerases: DNA polimerase I, DNA 
polimerase II e a DNA polimerase III. A DNA polimerase I possui baixa capacidade de 
polimerização 5’ → 3’ e é a única que possui atividade exonucleásica 5’ → 3’ em DNA 
dupla fita. 
A DNA polimerase II, possui uma capacidade de polimerização baixíssima e o 
seu papel na célula ainda não foi muito bem elucidado. Já a DNA polimerase III, é a 
principal responsável pela síntese das fitas de DNA em razão da sua alta capacidade 
de polimerização. 
Após a síntese do primer de RNA, a DNA polimerase III pode começar a 
polimerização no sentido 5’ → 3’. Além da polimerização, a DNA polimerase III possui 
atividade exonucleásica 3’ → 5’, essa atividade permite que logo após serem 
adicionados, os nucleotídeos sejam retirados e é conferido se o seu pareamento está 
correto (A com T e C com G). 
A replicação em procariotos segue o mesmo padrão que em eucariotos, a 
maior das diferenças está nas enzimas polimerases que são cinco nos eucariotos, 
sendo uma exclusivamente mitocondrial e as outras quatro nucleares, enquanto que 
os procariotos apresentam três enzimas polimerases. 
 
FORQUILHA DE REPLICAÇÃO 
 
A replicação do DNA começa de uma das extremidades da dupla fita de DNA. 
A forquilha de replicação vai se abrindo à medida que, na frente, as duas fitas antigas 
(molécula inicial) se desenovelam, enquanto que, mais embaixo, duas novas fitas vão 
sendo sintetizadas e, por sua vez, se enovelam nas fitas antigas; formando duas 
novas cadeias duplas de DNA, cada uma contendo uma fita nova e uma fita velha. 
 
 
 
REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA FORQUILHA DE REPLICAÇÃO, NA 
QUAL DUAS NOVAS CADEIAS DUPLAS DE DNA SÃO FORMADAS, SENDO QUE 
CADA UMA CONTÉM UMA FITA NOVA E UMA FITA VELHA 
 
<http://1.bp.blogspot.com/_tjGuhs_asmE/S1g0GgzevI/AAAAAAAAAEs/BbFdBX
rAGRY/s1600-h/imagem%205.jpg>. 
 
A DNA polimerasesó sintetiza uma nova fita de DNA no sentido 5’ → 3’. De um 
lado, a fita nova pode ser feita de forma contínua, de fora para dentro (da extremidade 
aberta para o fundo da forquilha). Do outro lado, a síntese tem que ser feita de dentro 
para fora. Por isso a fita feita desta forma é chamada fita descontínua. Ela é formada 
inicialmente por fragmentos de DNA, conhecidos como fragmentos de Okazaki. Cada 
vez que um trecho suficientemente longo de DNA fita simples está disponível, inicia-se 
a síntese de um novo fragmento de Okazaki, de dentro para fora da forquilha. 
 
 
 
 
 
 
REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA SÍNTESE DOS FRAGMENTOS DE 
OKAZAKI, NA FITA DESCONTÍNUA DA MOLÉCULA DE FITA DUPLA DO DNA 
 
<http://zeyramos.blogspot.com.br/2013/06/el-material-
geneticoduplicacion.html>. 
 
 A enzima ligase é responsável por unir esses fragmentos de Okazaki, ligando 
o fragmento recém-sintetizado ao fragmento sintetizado anteriormente. 
Assim, engenhosa a síntese das novas fitas de DNA é sempre feita no sentido 
5’→3’. Para que a síntese das fitas novas progrida é necessária a adição de dois 
primers: um na extremidade da fita molde que servirá para dirigir a síntese da fita 
contínua, e outro mais para o interior da forquilha de replicação, pareado com a fita 
que servirá de molde para a síntese da fita descontínua. Na verdade, para cada 
fragmento de Okazaki a ser gerado será necessária a adição de um primer, no sentido 
5’→3’. 
A DNA polimerase não consegue estender uma nova fita de DNA se não 
houver um pequeno trecho de DNA ou RNA pareado na fita molde acima (ou 5’) do 
segmento que será sintetizado. A consequência final deste mecanismo de adição de 
primers antes da extensão das fitas novas é que haverá trechos de RNA entre longos 
segmentos de DNA na fita descontínua. E mesmo na fita contínua haverá pelo menos 
um primer de RNA seguido de toda a fita feita com DNA. Entretanto, os primers 
precisam ser retirados da nova fita de DNA, e isso ocorre por meio da ação corretora 
 
 
da enzima DNA polimerase I. A DNA polimerase I reconhece diversos defeitos no 
DNA, inclusive a presença de RNA, mesmo que pareado ao DNA. Por meio de uma 
atividade exonucleotídica 5’→3’, ela retira o primer, ao mesmo tempo em que, 
empregando a hidroxila livre da extremidade 3’ do fragmento de Okazaki já sintetizado 
e situado 5’ do sítio reparado, ressintetiza o espaço deixado, desta vez com DNA. 
Então, a enzima ligase realiza a ligação entre os fragmentos de Okazaki. 
A primase não adiciona primers no início dos cromossomos lineares, então as 
pontas dos cromossomos vão sendo encurtadas porque não seria possível replicá-las. 
Na verdade, isso ocorre na fita descontínua, sintetizada a partir do molde de DNA fita 
simples parental. Um primer é adicionado um pouco antes do final do molde (pela DNA 
primase), e após a síntese do fragmento de Okazaki correspondente, o primer é 
retirado, sobrando um pequeno trecho a ser recomposto. A enzima telomerase é 
responsável pela adição de uma sequência de bases definida, repetindo muitas vezes 
esta operação, cada vez que detecta um encurtamento significativo da extremidade de 
um cromossomo, garantindo desta maneira a integridade do cromossomo. 
Na natureza existem formas alternativas das quatro bases nitrogenadas que 
formam o DNA, chamadas formas tautoméricas, de baixa ocorrência. Porém, cada vez 
que uma dessas bases tautoméricas é empregada, provoca um erro de pareamento, e 
precisa ser retirada antes da próxima replicação, caso contrário, uma mutação será 
introduzida no DNA. As DNA polimerases têm a capacidade de rever, imediatamente 
após a adição, se o pareamento da base adicionada com a base da fita molde foi 
correto. Qualquer erro de pareamento altera a estrutura da dupla hélice. Essa 
alteração faz com que a DNA polimerase pare, volte na direção 3’→5’ 
despolimerizando a cadeia recém-sintetizada e, após algumas dezenas ou até 
centenas de bases, recomece o trabalho. O processo é pouco econômico, mas a 
integridade da informação genética garante a conservação da espécie. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REPRESENTAÇÃO GERAL DO PROCESSO DE REPLICAÇÃO 
 
Representação geral do processo de replicação, onde estão mostradas as 
principais enzimas e cofatores que formam o complexo de replicação: DNA polimerase 
III (DNA pol lII), RNA primase e helicase. A helicase é uma topoisomerase, 
responsável pela abertura da forquilha. As duas DNA polimerase III mostradas, 
trabalham juntas na mesma direção; para isto a fita de DNA que é replicada 
descontinuamente forma uma alça e a DNA polimerase III nesta fita solta 
periodicamente a fita e retoma o serviço num ponto mais interno. FONTE: Disponível: 
<http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/genetica
/DNA.html>.