Replicação do DNA

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Replicação do DNA 
Dogma Central da Biologia Molecular 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Postulado por Francis Crick em 1958 
 Explica como ocorre o fluxo de informações do 
código genético 
 Mostra principalmente que uma sequência de um 
ácido nucleico pode formar uma proteína, entretanto 
o contrário não é possível 
 
Conceitos 
 Também conhecida como DUPLICAÇÃO do DNA 
 É um processo semiconservativo 
 Pareamento específico entre as bases 
 A com T 
 C com G 
 As fitas de DNA são antiparalelas 
 A replicação em eucariotos é mais rápida, pois seu 
cromossomo não é tão compactado como no eucarioto 
 Também há a hipótese de replicação conservativa 
e dispersiva, na teoria 
 
 
Origens de Replicação 
 A replicação do DNA necessita da soma de 
diversos fatores, que trazem um “ambiente favorável” 
(sinalização), como: 
 Maquinaria enzimática 
 Substrato orgânico (nucleotídeos) 
 Energia (ATP) 
 Então, o processo terá início na origem de 
replicação, que é um sítio específico onde a fita 
dupla-hélice é aberta, e é a região onde prevalecem 
ligações A e T, por serem formadas por ligações 
duplas (mais fácil de serem quebradas) 
OBS.: devido à organização do material genético, o 
procarioto possui uma única origem de replicação, por 
possuir um cromossomo pequeno e circular. Já o 
eucarioto, que possui um conjunto de cromossomos 
lineares e bem maiores, possui várias origens de 
replicação. 
 Bolhas de Replicação: duas forquilhas 
 Fragmentos de Okasaki: existente nas fitas 
descontínuas ou retardada 
 Forquilhas de Replicação: estrutura assimétrica 
PROBLEMAS COM A FORQUILHA DE REPLICAÇÃO 
- Fita líder: a replicação ocorre de maneira contínua 
- Fita retardada: a replicação ocorre de forma 
descontínua, pois é preciso colocar vários primers 
conforme a helicase abre a fita (fragmentos de 
Okazaki) 
- As duas fitas tem uma parte contínua e uma 
descontínua, pois a abertura é bidirecional (bolha de 
replicação) 
 
 
Etapas da Replicação 
1) Descompactação da cromatina 
 Realizada pelo complexo de 
remodelamento da cromatina 
 
2) Reconhecimento da origem de replicação 
 Feito pelas proteínas iniciadoras 
 
3) Desenrolamento/distorção da dupla-fita 
 Ação da DNA topoisomerase 
 
4) Separação das fitas 
 Ação da DNA helicase, realizando a 
clivagem, ou seja, corta as pontes de 
hidrogênio existentes entre os 
nucleotídeos 
 Proteínas SSB, ou proteínas ligadoras 
de fita simples, estabilizam as fitas, 
evitando que a fita simples se enovele 
com ela mesma 
 
5) Síntese de novas fitas 
 Ação da DNA primase, que adiciona os 
primers (“molde”) para que a DNA 
polimerase possa se ligar à fita 
simples e realizar a leitura, 
complementando os pares de bases 
 Posteriormente, a DNA ligase realiza a 
última ligação entre os fosfatos dos 
fragmentos de DNA que vão sendo 
formados 
OBS.: a energia para a ligação de um 
nucleotídeo ao outro é advinda da 
hidrólise do dATP, dGTP, dTTP ou 
dCTP 
 
6) Reorganização e compactação da cromatina 
 Novamente pela ação do complexo de 
remodelamento da cromatina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Proteínas e Enzimas Envolvidas 
 DNA helicase 
 Abre a molécula de DNA (desfaz a dupla 
cadeia) - há gasto de ATP para essa abertura 
 Proteínas SSBP 
 Proteínas de ligação de cadeia simples que 
mantêm as forquilhas de replicação abertas 
 
 DNA girase/topoisomerase 
 Corta a molécula, corrige a torção e religa o 
DNA, para evitar a super helicoidização 
 
 DNA polimerase 
 Realiza o pareamento específico entre os 
nucleotídeos, gerando a nova dupla-fita 
 É enzima catalisadora da reação de 
polimerização da fita complementar 
 DNA polimerase III 
 Sintetiza a nova cadeia de DNA 
 Necessita da sequência iniciadora que forneça 
uma extremidade 3’ -OH livre 
 Mecanismo de verificação de erros 
(proofreading) 
 
 DNA polimerase de reparo 
 Substitui o RNA por DNA 
 
 RNA primase/polimerase 
 Sintetiza iniciadores de RNA (primers que 
fornecem uma extremidade 3’ -OH livre) 
 Após a síntese do iniciador, a primase se 
desliga do DNA 
 
 RNAse H 
 Degrada os primers de RNA colocados para a 
replicação 
 DNA ligase 
 Realiza a união dos fragmentos de Okasaki 
 Liga o DNA recém-sintetizado ao antigo 
 
Replicação dos Telômeros 
 O final de cromossomos lineares gera um 
problema durante a replicação do DNA 
 Como a DNA polimerase necessita de hidroxila 
livre na extremidade 3’, a maquinaria de replicação 
sintetiza a fita descontínua em sentido contrário ao 
da abertura da dupla-fita 
 Primers disponibilizam –OH 3’ livres em intervalos 
regulares ao longo da fita descontínua 
 Enquanto a fita líder é sintetizada continuamente 
da extremidade 5’ para a 3’, a fita descontínua não 
chega ao fim do cromossomo 
 Mesmo se um iniciador de RNA fosse sintetizado 
bem nessa extremidade do cromossomo, a síntese da 
fita descontínua não seria completada 
 Esse iniciador forneceria o –OH 3’ necessário para 
a síntese do DNA. Mas, como todos os primers, ele 
seria removido em seguida 
 O –OH 3’ dos fragmentos adjacentes de DNA 
fornecem o ponto de partida para síntese do DNA que 
substitui os iniciadores 
 No entanto, no fim do cromossomo, não há –OH 
3’ disponível para permitir a síntese de DNA 
 Por esse motivo, os cromossomos seriam 
progressivamente encurtados a cada ciclo de 
replicação celular 
 Esse problema é resolvido pela enzima DNA 
telomerase 
 Cromossomos têm em sua ponta sequências 
nucleotídicas especiais, chamadas de “telômeros” 
 A DNA telomerase reconhece essa ponta com 
sequências repetidas e, usando um template de RNA 
no interior da enzima, a telomerase elonga a fita 
parental na direção 5’ -> 3’ e adiciona repetições 
dessa sequência conforme se move ao longo dessa 
fita 
 A fita nova é então completada pela DNA 
polimerase alfa, que carrega uma DNA primase como 
subunidade 
 Dessa forma, a informação original ao fim do 
cromossomo linear é completamente copiada nas 
novas fitas