Estudo dirigido - Replicação do DNA 2

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Estudo dirigido - Replicação do DNA
Nome: Mário Tavares da Silva Neto
1) Fale sobre o “dogma central da biologia”. 
R: O Dogma Central da Biologia Molecular foi postulado por Francis Crick em 1958. Ele explica como ocorre o fluxo de informações do código genético. Esse modelo mostra principalmente que uma sequência de um ácido nucleico pode formar uma proteína, entretanto o contrário não é possível. Segundo esse dogma, o fluxo da informação genética segue o seguinte sentido: DNA → RNA→ PROTEÍNAS.
2) Descreva a composição do DNA e sua função. 
R: O DNA, apesar de apresentar todas as características de um indivíduo, não é uma estrutura muito complexa. Nesse sentido, é composto por apenas três partes que formam um nucleotídeo São elas: bases Nitrogenada – adenina A, Timina T, citosina C, Guanina G. Pentose, Fosfato. Os dois filamentos que constituem o DNA enrolam-se um sobre o outro e unem-se através de pontes de hidrogênio, que se formam entre as 4 bases nitrogenadas dos nucleotídeos.
3) Qual a importância do antiparalelismo da dupla-hélice do DNA? 
R: Durante a replicação do DNA, o DNA polimerase replica o DNA também de forma antiparalela de modo semelhante ao da transcrição. A estrutura antiparalela é importante na replicação do DNA, uma vez que o DNA polimerase sempre sintetiza em direção 5'→3', pelo que as duas fibras novas sintetizam-se em sentido contrário, e uma sintetiza-se de forma continua e rápida (a fibra líder) e a outra de forma lenta e descontínua formando fragmentos de Okazaki (a fibra retardada).
4) Descreva os tipos de DNA polimerase e sua função em procariotos e eucariotos. 
R: No processo de replicação do DNA várias enzimas estão envolvidas, como a DNA-polimerase, helicases, proteínas SSB, ligases, topoisomerases e primase. 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 devido a sua alta capacidade de polimerização.
5) O que é uma ligação fosfodiester e qual a sua importância. 
R: A ligação fosfodiester é o tipo de ligação que os nucleotídeos realizam quando se ligam, ou seja, é a ligação que une dois nucleotídeos. No DNA, essa ligação tem um sentido estrito que não muda nunca, que é o 5' 3', já no RNA o sentido muda, sendo o 3' 5'.
6) Explique a importância da forquilha de replicação em procariotos e eucariotos. 
R: O processo de replicação inicia-se com a separação das duas fitas que formam a molécula de DNA. Em seguida, ocorre a ligação dos nucleotídeos livres no núcleo a um nucleotídeo correspondente em uma das fitas. Tem-se agora duas moléculas de DNA, constituídas por uma fita antiga, pertencente à molécula original, e uma fita nova. Esse processo é considerado, assim, semiconservativo.
7) A forquilha de replicação e unidirecional ou bidirecional? Justifique sua resposta. 
R: 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. A DNA polimerase só 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.
8) O que é fragmento de Okazaki. 
R: O termo Fragmentos de Okazaki diz respeito a pequenos fragmentos de DNA de cadeia simples, formados aquando da replicação do DNA, mais especificamente, da cadeia atrasada.
9) Quais são os requisitos para que o processo de replicação ocorra em procariotos e em eucariotos. 
R: A replicação é o processo de duplicação de uma molécula de DNA de dupla cadeia (hélice). Os mecanismos de replicação dos procariotos e eucariotos são idênticos. Como cada cadeia de DNA contém a mesma informação genética, qualquer uma delas pode servir como molde. Por isso a replicação do DNA é dita semi-conservativa. A replicação deve acontecer antes da divisão celular. Em procariotos a replicação ocorre entre as divisões celulares, enquanto que nos eucariotos ocorre na fase S da interfase.
10) Descreva em detalhes a função das enzimas: 
a. DNA polimerase 
R: DNA polimerases são responsáveis pela síntese do DNA: elas adicionam nucleotídeos, um por um, à fita crescente de DNA, incorporando somente aqueles que são complementares à fita molde.
b. DNA primase (ou RNA primase) 
R: Primase é uma enzima RNA polimerase que atua na replicação de DNA. Essa enzima sintetiza um segmento curto de RNA, cerca de 10 nucleotídeos, complementar a uma fita de DNA. Após o alongamento do DNA, o primer de RNA sintetizado pela primase é removido por uma enzima exonuclease e substituído por uma sequência de DNA.
c. DNA helicase 
R: DNA Helicase: A função da DNA helicase é reconhecer a origem de replicação e desenrolar a dupla-hélice de DNA, na forquilha de replicação. São também essenciais na reparação e recombinação de DNA. DNA polimerase: enzima que catalisa a formação de cadeias de DNA usando as cadeias separadas como molde.
d. Topoisomerase do tipo I e II 
R: As DNA topoisomerases são enzimas responsáveis pela resolução das dificuldades geradas durante processos que requerem o desenrolamento das fitas de DNA, ao induzirem uma quebra transitória nessa cadeia.
As topoisomerases do tipo 1, a primeira das quais foi descoberta por James Wang em 1971, atuam criando quebras de fita simples transitórias no DNA. As enzimas do tipo I são subclassificação em topoisomerases dos tipos IA, IB e IC, com base em suas sequências de aminoácidos e mecanismos de reação. 
As topoisomerases do tipo II, a primeira das quais foi descoberta por Martin Gellert em 1976, atuam fazendo quebras transitórias de fita dupla no DNA, acompanhadas da hidrólise de ATP em ADP + Pi. Enzimas do tipo II são subclassificação em topoisomerases dos tipos IIA e IIB com base em suas sequências de aminoácidos.
e. DNA ligase 
R: A ligase do DNA (ou DNA ligase) é uma enzima que promove a ligação entre os nucleótidos de duas moléculas de DNA. Em Engenharia Genética e Genética Molecular esta enzima é extremamente importante, dado que esta enzima ajuda a reparar as descontinuidades das moléculas de DNA de cadeia dupla, unindo a cadeia.
f. Telomerase 
R: Uma enzima que estende os telômeros dos cromossomos. A telomerase é uma DNA polimerase RNA dependente, ou seja, uma enzima que pode produzir DNA usando o RNA como molde.
g. Histonas 
R: As histonas funcionam como a matriz na qual o DNA se enrola. Têm um papel importante na regulação dos genes. Ao compactarem o DNA, permitem que os genomas eucarióticos de grandes dimensões caibam dentro do núcleo das células.
11) Descreva as principais diferenças no processo de replicação em eucariotos e procariotos. 
R: Além da diferença do tempo no processo de replicação, os procariotos possuem apenas uma "bolha de replicação", enquanto os eucariotos possuem várias "bolhas de replicação", ou replicons. O processo de replicação do DNA ocorre da seguinte maneira: O DNA é envolto em moléculas proteicas especiais denominadas histonas.
12) Explique porque o DNA sofre replicação semi-conservativa. 
R: A replicação do DNA é semiconservativa, o que significa que cada fita na dupla hélice atua como modelo para a síntese de uma nova fita complementar. As ligações de hidrogênio se rompem e a hélice abre. Cada fita de DNA atua como modelo para a síntese de uma nova fita complementar.
13) Qual é o sentido dareplicação em procariotos e eucariotos, 3’5’ ou 5’3’? Justifique sua resposta. 
R: Eucariontes geralmente têm múltiplos cromossomos lineares, cada um com múltiplas origens de replicação. Seres humanos podem ter até 100.000 origens de replicação. A maioria dos cromossomos eucarióticos é linear. Por causa do modo pelo qual a fita tardia é feita, algum DNA é perdido nas extremidades dos cromossomos lineares (os telômeros) em cada rodada de replicação.
14) Baseado no estudo dirigido descreva em detalhes como corre o processo de replicação e qual é a sua importância. 
R:
A replicação do DNA é o processo de duplicação da molécula de DNA. Nele ocorre a separação das duas cadeias de nucleotídeos e a formação de cadeias complementares. A replicação ocorre antes da divisão celular, durante a interfase. O processo de replicação inicia-se com a separação das duas fitas que formam a molécula de DNA. Em seguida, ocorre a ligação dos nucleotídeos livres no núcleo a um nucleotídeo correspondente em uma das fitas. Tem-se agora duas moléculas de DNA, constituídas por uma fita antiga, pertencente à molécula original, e uma fita nova. Esse processo é considerado, assim, semiconservativo. O processo de replicação inicia-se com a separação das duas fitas que formam a molécula de DNA, por meio da ação de enzimas, como a helicase. Isso ocorre em pontos em que existem sequências específicas de nucleotídeos, esses pontos são denominados origens de replicação. As enzimas que atuam nesse processo identificam-nos e ligam-se ao DNA, formando as chamadas “bolhas” de replicação.