Replicação do DNA: Processo e Etapas

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CITOLOGIA, 
HISTOLOGIA 
E GENÉTICA 
Lucimar Filot da Silva Brum 
Replicação do DNA
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 � Identificar o processo de replicação do DNA.
 � Analisar as etapas do processo de replicação do DNA.
 � Reconhecer a importância da replicação do DNA.
Introdução
A cada divisão celular, uma célula deve copiar seu genoma com muita 
precisão. Você sabe como essa precisão é alcançada? Sabe quais meca-
nismos estão envolvidos para assegurar que a informação genética seja 
transmitida?
Neste capítulo, você vai encontrar essas respostas e descobrir como 
a informação genética é armazenada e transmitida.
Processo de replicação do DNA
Replicação, transcrição e tradução são processos aos quais as células são 
submetidas para que possam dar origem a outras células e, assim, continuar o 
desenvolvimento de um ser vivo. No processo de replicação ocorre a duplicação 
do DNA, para que uma célula dê origem as duas células-filhas. 
A transcrição é o processo de formação do RNA a partir do DNA, ou 
seja, uma cópia da sequência de DNA de um gene é usada como molde para 
a síntese de uma molécula de RNA. Esse processo tem como objetivo trans-
mitir ao RNAt a sequência correta dos aminoácidos a serem transformados, 
posteriormente, em proteínas, por meio do processo de tradução desse RNA 
(síntese proteica). Neste capítulo, vamos abordar especificamente o processo 
de replicação do DNA.
Como é formada a molécula do DNA? Por duas cadeias polinucleotídicas 
complementares. Cada uma dessas fitas de DNA é composta por quatro tipos 
de subunidades de nucleotídeos. Além disso, as duas cadeias são unidas atra-
vés de pontes de hidrogênio entre as bases dos nucleotídeos. Para entender 
melhor, veja a Figura 1.
Figura 1. Estrutura do DNA.
Fonte: Alberts et al. (2017, p. 173).
Replicação do DNA2
A replicação do DNA celular ocorre durante a fase S do ciclo celular e 
constitui um processo necessário para assegurar que as instruções contidas 
no DNA sejam passadas fielmente adiante para as células-filhas. 
Mas como ocorre o processo de replicação do DNA? Como a replicação 
pode ocorrer apenas a partir de um molde de DNA de fita simples, o que é 
necessário?
Primeiramente deve haver o desenrolamento da dupla-fita de DNA, e então 
ambas as fitas de DNA são copiadas simultaneamente. Esse processo depende 
de proteínas que promovam a abertura da dupla-fita de DNA, formando assim 
a forquilha de replicação (no formato de Y). 
A principal enzima que catalisa a formação de novas fitas de DNA é a 
DNA-polimerase (Figura 2). 
Figura 2. Enzima DNA-polimerase na forquilha de 
replicação do DNA.
Fonte: Zvitaliy/Shutterstock.com.
REPLICAÇÃO DO DNA
Enzima
DNA-
-polimeraseDNA
Para a obtenção de uma cópia fiel do DNA, é necessário que a DNA-polimerase re-
conheça os nucleotídeos na fita oposta do DNA. Além disso, ter a capacidade de 
reconhecer e corrigir eventuais erros que possam ter ocorrido no processo de replicação 
do DNA.
3Replicação do DNA
No processo de replicação, o DNA sofre torções desencadeadas pelo de-
senrolamento do DNA, e então enzimas denominadas topoisomerases atuam 
para reduzir essa força torcional. Quando termina do processo de replicação, 
as fitas de DNA parentais e filhas devem restabelecer a estrutura de dupla-fita, 
assim como a estrutura da cromatina (CHANDAR; VISELLI, 2011). 
As topoisomerases são alvo farmacológico importante de fármacos desen-
volvidos para inibir a replicação do DNA.
Etapas do processo de replicação do DNA
Cada molécula de DNA é replicada pelo processo de polimerização das novas 
fitas complementares. Essas novas fitas são resultantes de cada uma das fitas 
originais da dupla-hélice de DNA que foram usadas como molde. Então, são 
formadas duas moléculas idênticas de DNA, o que permite que a informação 
genética seja copiada e transmitida da célula-mãe às células-filhas. 
O processo de replicação do DNA envolve a participação de inúmeras 
enzimas, como proteína primase, DNA-polimerase, helicases, ligases, to-
poisomerases e proteínas ligadoras de fita simples de DNA (single strand 
DNA-binding [SSB]).
A proteína primase é a enzima que inicia a síntese das novas cadeias com-
plementares em vários pontos da cadeia-molde, pois ela sintetiza os iniciadores 
de RNA (primers, isto é, pequenas sequências de RNA a partir de um molde 
de DNA) que fornecem o ponto de início para a DNA-polimerase. A enzima 
DNA-polimerase promove a síntese de uma nova fita de DNA, devido a sua 
capacidade de adicionar nucleotídeos na extremidade 3’OH da região pareada 
do DNA, fazendo com que a cadeia se estenda no sentido 5’→3’. As helicases 
são enzimas que promovem a quebra das pontes de hidrogênio entre as bases, 
promovendo a separação das duas fitas de DNA, etapa essencial para que a 
forquilha de replicação se movimente.
As proteínas ligadoras de fita simples de DNA (SSB) ligam-se fortemente 
e de maneira cooperativa para expor fitas simples de DNA sem encobrir suas 
bases, que permanecem disponíveis para o pareamento. Ao se ligarem à fita 
simples do DNA, as SSB impedem que a fita sofra torções (anelamento), e, 
dessa forma, induzem uma conformação do DNA ideal para o pareamento 
das bases e, consequentemente, a replicação.
Veja na Figura 3 a replicação do DNA, que envolve a integração de inúmeras 
proteínas, constituindo uma “[...] maquinaria de replicação multienzimática 
que catalisa a síntese de DNA [...]” (ALBERTS et al., 2017, p. 265).
Replicação do DNA4
Figura 3. Replicação do DNA. 
Fonte: Designua/Shutterstock.com.
REPLICAÇÃO DO DNA
DNA-polimerase
DNA original
Topoisomerase
Fita retardada
Fita-líder
Fragmentos
de Okazaki Primerde DNA
Primase
Helicase
DNA parental
Confira agora as etapas do processo de replicação do DNA.
 � Primeira etapa – Processo de replicação de DNA: começa com pro-
teínas iniciadoras que se ligam ao DNA. Envolve a separação das fitas 
de DNA induzida por enzimas helicases por meio da quebra das pontes 
de hidrogênio entre as bases, formando duas forquilhas de replicação 
na forma de Y. Nesse momento, ocorre a mobilização de inúmeras 
proteínas que realizam a replicação do DNA para o local (Figura 3). 
 � Segunda etapa – Enzimas DNA-polimerases: localizadas na forquilha 
de replicação, sintetizam as novas fitas de DNA complementar em cada 
fita original, desencadeando a extensão/alongamento da fita. 
A DNA-polimerase catalisa a adição de nucleotídeos à extremidade 3’ de 
uma cadeia crescente de DNA por meio da formação da ligação fosfodiéster 
entre a extremidade 3’ e o grupo 5’-fosfato do nucleotídeo a ser incorporado. 
Como a DNA-polimerase pode sintetizar o novo DNA somente de forma 
unidirecional, apenas uma das fitas na forquilha de replicação (a fita-líder) 
é replicada de modo contínuo, enquanto a fita retardada (ou fita tardia) é 
sintetizada de forma descontínua, processo denominado “costura para trás”, 
que polimeriza pequenos segmentos de DNA (fragmentos de Okazaki), que 
5Replicação do DNA
são posteriormente unidos pela enzima DNA-ligase formando uma fita de 
DNA contínua (ALBERTS et al., 2017). 
Qual a função da enzima DNA-polimerase? Copiar o molde de DNA de 
forma exata, pois a referida enzima promove a correção durante o processo 
de duplicação. Dessa maneira, remove seus próprios erros de polimerização 
que podem acontecer conforme se desloca pelo DNA. 
Importância da replicação do DNA
A manutenção da vida depende da capacidade das células em armazenar, re-
cuperar e traduzir as características genéticas, e tais informações são passadas 
de uma célula para a célula-filha por meio da divisão celular. 
Na década de 1940, surgiram os primeiros indícios de que o ácido deso-
xirribonucleico (DNA) era o portador da informação genética. Com o de-
senvolvimento dos estudos, ficou comprovado que o DNA contém todas as 
informações necessárias para o desenvolvimento e o funcionamento de todos 
os organismos. 
O DNA coordena toda a atividadebiológica e armazena a informação genética que 
é transmitida, de modo conservado, de uma célula para seus descendentes. Porém, 
para que a célula transmita essa informação, ela deve, antes da divisão celular, duplicar 
seu material genético, ou seja, replicar o seu DNA.
A replicação do DNA – processo que precede a divisão celular e no qual 
são produzidas cópias idênticas das moléculas de DNA presentes na célula-mãe 
e então herdadas pelas duas células-filhas – garante a manutenção das carac-
terísticas genéticas e instruções para o desenvolvimento e o funcionamento 
das novas estruturas celulares.
Replicação do DNA6
7Replicação do DNA
ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
CHANDAR, N.; VISELLI, S. Biologia celular e molecular ilustrada. Porto Alegre: Artmed, 2011. 
Leitura recomendada
LODISH, H. et al. Biologia celular e molecular. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014.