Estrutura dos ácidos nucleicos e replicação de DNA

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Biologia Molecular 
Estruturas dos Ácidos Nucleicos: 
 DNA (ácido desoxirribonucleico) 
o Vai ser formado por um grupo fosfato, uma 
pentose (açúcar) e uma base nitrogenada (A, T, 
C ou G) 
o Bases Purinas (Água Pura): Adenina e Guanina 
o Bases Pirimidinas (CUT CUT): Timina e 
Citosina 
o A=T e C≡G (Coca Gelada dá pra beber mais que 
a Água Tônica) 
o Orientação das ligações fosfodiéster é no 
sentido 5’→3’ 
o As ligações ocorrem entre a hidroxila do 
Carbono 3’ e o grupo fosfato ligado a hidroxila 
do Carbono 5’ 
o Dupla hélice e forma helicoidal 
o Um conjunto de forças formam a repulsão do 
DNA para que ele tenha esse formato e 
estabilize, como Ligações covalentes, 
Interações hidrofóbicas, forças de Van der 
Walls, “Cadeias de açúcar-fosfato”. 
o DNA de cadeia dupla 
o DNA de cadeia simples 
o A dupla fita de DNA é antiparalela 
o Capacidade de desnaturação da hélice dupla: 
Acontece in vitro, através do aumento de 
temperatura ou de agentes desnaturantes 
o Capacidade de renaturação da hélice dupla: 
acontece através do resfriamento. 
o T melt (Tm): Temperatura na qual 50% da fita 
estará separada, é utilizada nos testes de PCR, 
varia de acordo com as bases nitrogenadas 
• Tm (°C) = 69,3 + (GC%) 
• AT% = 1 - (GC%) 
o Supertorcida é a estrutura terciária do DNA: 
 É a conformação predominante do DNA e é 
fundamental para o empacotamento do DNA nos 
genomas e na estrutura dos nucleossomos (o 
processo é chamado de supertorção). Há 2 tipos 
a Toroide e a Plectonêmica
 
o Superenrolamento negativo: Fornece energia 
para a desnaturação da hélice dupla 
permitindo o acesso de enzimas que 
promovem a replicação, a transcrição, a 
reparação e a recombinação do DNA; 
o É mantido pela célula em um sistema 
homeostático; 
o Permite que regiões dos genomas que estão 
muito afastadas umas das outras estejam 
espacialmente próximas 
o Topoisomerase: Enzimas que catalisam a 
interconversão de topoisômeros de DNA e 
permitem alterações no grau de 
superenrolamnto (Tipo I e Tipo II, assistir ao 
vídeo) 
o Tipos de DNA: 
 
• DNA B: o mais encontrado, o fisiológico, ele 
estará presente em umidade relativa elevada 
e em soluções de baixa força iônica, além 
disso sua dupla hélice está voltada para a 
direita 
• DNA A: ele estará presente em umidade 
muito baixa e quando fitas mistas de DNA-
RNA e fitas duplas de RNA são formadas 
• DNA Z: Regiões curtas do DNA, onde existem 
sequências de citosinas e guaninas seguidas. 
• Diferem entre si em relação a espessura, 
número de pares de base por volta da hélice e 
exposição das bases nitrogenadas ao meio 
externo 
o Curvatura do DNA: Algumas sequências 
específicas e proteínas especiais tornam 
determinadas regiões do DNA mais suscetíveis à 
curvatura: controle de processos como a 
replicação, a transcrição e a recombinação. 
Sequências de DNA constituídas por regiões de 
adeninas têm sua curvatura facilitada, 
principalmente se tais sequências são 
intercaladas e se repetem várias vezes. 
o Nucleossomos: condensar e empacotar DNA 
• Cruciforme: Existem sequências no DNA que 
apresentam simetria, contendo regiões 
repetidas e invertidas. Essa alteração reduz o 
número de voltas da hélice dupla na região, 
removendo o grau de superenrolamento 
negativo. 
o Expor a sequência de bases internalizada na 
hélice dupla; 
o Aproximar sítios de ligação distantes no DNA 
linear; 
o Forçar a molécula de DNA para estimular a 
clivagem ou a desnaturação 
 
 RNA 
o Bases Purinas (Água Pura): Adenina e Guanina 
o Bases Pirimidinas (CUT CUT): Uracila e 
Citosina 
o RNA de cadeia dupla (Vírus) 
o RNA de cadeia simples é dobrada sobre si 
mesma 
o Tipos de RNA: 
• RNA mensageiro (mRNA): molécula 
intermediária na transferência da informação 
contida no genoma para a síntese das 
proteínas. 
• RNA ribossômico (rRNA): parecia ser um 
mero arcabouço para interações com as 
proteínas ribossômicas, com a função de 
catalisar a síntese das proteínas. 
• RNAs transportadores (tRNAs): capacidade 
de carregar os aminoácidos e interagir com os 
ribossomos. 
o Uma molécula de RNA linear pode, em sua 
sequência de bases: 
• armazenar informação genética 
• realizar um pareamento interno (formando 
uma estrutura secundária) 
• conformação espacial, estrutura terciária, 
contendo superfícies que podem interagir 
com outras moléculas ou regiões internas que 
possam criar sítios de ligação com metais 
• promover catálise 
• RNA: molécula primordial 
o Composição química: Ribose, possui uma 
hidroxila a mais que o DNA e por isso é mais 
reativa, sofrendo mutação mais facilmente. No 
lugar da Timina, tem-se a Uracila. 
• 
 Dogma Central da biologia molecular 
o Fluxo das informações genéticas: DNA é 
transcrito em RNA é traduzido em proteína 
o Vírus de RNA (Ex: Corona Vírus): A enzima 
transcriptase reversa transforma o RNA em 
DNA e daí segue o fluxo normal
 
 
Replicação de DNA 
★ Ocorre tanto nos seres procariontes como 
eucariontes. No entanto no procarioto é mais 
simples, já no eucarioto ocorre a meiose. 
★ Repliossomo é o conjunto de proteínas que 
fazem parte da replicação. 
★ Helicase ou DNA-helicase: 
○ Separa a dupla fita 
○ Formato de anel das helicases que aumenta a 
firmeza de sua ligação ao DNA durante o 
desenovelamento da fita 
○ Dependente de ATP, pois ela gasta energia 
★ Topoisomerase: 
○ Mantém nível de enovelamento da fita 
★ Primase: 
○ RNA- polimerases especializadas que 
sintetizam iniciadores curtos de RNA 
(primers), especificamente para a iniciação da 
ação da DNA- polimerase 
○ Precisa se ligar à helicase de DNA para ter 
atividade 
★ DNA-Polimerase I: remover os ribonucleotídeos 
enquanto simultaneamente os substitui por 
desoxirribonucleotídeos 
★ Ligase: unir a fita 
★ SSB (Single Strand Binding): Proteínas de ligação 
de DNA de fita simples, protege o DNA da ação 
de endonucleases (enzimas que cortam o DNA). 
★ O DNA-polimerase insere os nucleotídeos para 
formar a nova fita. É necessária para todos os 
organismos: 
○ Replicação de DNA (DNA-Replicase), insere os 
nucleotídeos no sentido 5’→3’, Reparação de 
DNA, caso ocorra algum erro, a DNA-
Polimerase repara o erro e participa de 
processos metabólicos, elas são proteínas 
multifuncionais. 
○ Ela não pode iniciar as cadeias de DNA, os 
iniciadores (pequenas porções de RNA, são os 
primers) diz para ela que pode começar a 
replicação. 
• Primers são sintetizados pela Primase 
• Ligação fosfodiéster: Extremidade 3’ - OH 
livre do primer juntando com a 5’-P 
○ Existem 5 DNA-polimerase: 
• DNA-polimerase (I e III): processo de 
replicação 
• DNA-polimerase (II, IV e V): processo de 
reparo de lesões do DNA 
• Todas as DNA-polimerase bacterianas 
apresentam a função de exonuclease: 
remoção de nucleotídeo, inserido 
erroneamente, a partir da extremidade da 
molécula de DNA. 
• DNA-polimerase I: tem formato de uma mão, 
domina 3 tipos de atividades, a polimerização 
(Região carboxiterminal), a exonuclease 
(Região adjacente) e exonuclease remoção do 
primer (Região aminoterminal). O fragmento 
grande ou fragmento de Klenow é utilizado in 
vitro na prática laboratorial. 
• DNA-polimerase III: Holoenzima (replicação 
do cromossomo da E. coli.) e 2 núcleos 
Catalíticos: 
▪ subunidades formadoras do sítio catalítico: 
Alfa (α) - atividade de Polimerização, Epsilon 
(ε) - atividade de correção de erro e Teta (θ) - 
estímulo da Exonuclease; 
▪ subunidades formadoras do sítio não 
catalítico: Beta (𝜷) - Recruta o complexo 
DNA-polimerase e Gama (𝜸) - permite a 
ligação/desligamento da subunidade Beta. 
 
★ Iniciador (primer) de RNA é uma sequência de 
RNA, no qual são inseridos os nucleotídeos, ele é 
formado pela primase. 
 
★ Princípios básicos da replicação: 
○ Existir uma célula de DNA a ser copiada (fita-
molde) 
○ Região pareada deve conter uma extremidade 
3’ - OH livre (início dasíntese de nova fita de 
DNA) 
○ Formação de um intermediário de fita dupla: A 
molécula de DNA de fita dupla ou simples. 
○ Processo é semiconservativo (por conta da fita 
molde, metade da fita é conservada) e 
semidescontínuo (uma fita é 5’→3’ e a outra 
3’→5’) 
○ A replicação inicia em sequências específicas 
(Origens)→Adição dos nucleotídeos é sempre 
no sentido de 5’-P para 3’-OH 
• Procarionte: 1 origem de replicação 
• Eucarionte: mais de uma origem 
 
★ Replicação Unidirecional: Inicia-se na origem e 
segue ao longo da fita de DNA, forma-se uma 
bolha de replicação. Cromossomos pequenos, ou 
seja, seres procariotos. 
★ Replicação Bidirecional (mais comum no 
organismo eucarioto): Inicia-se na origem e 
segue ao longo da fita de DNA, formam-se bolhas 
de replicação. 
★ Forquilha de replicação: local onde a dupla fita é 
aberta (Helicase atua nela) 
★ Origem: local onde inicia o processo de 
replicação. 
★ Bolha de replicação: Fusão de duas forquilhas de 
replicação 
 
★ Replicação semiconservativa: Fita do DNA 
parental + fita recém sintetizada 
○ DNA é copiado no sentido 5’→3’ 
○ Os replissomos se movimentam em um único 
sentido 
○ Fita descontínua: sentido 3’→5’, alguns 
nucleotídeos não serão inseridos alguns locais 
da fita, mas no final é resolvido pela enzima 
ligase. (fragmentos de Okazaki) 
 
★ Replicação semidescontínua: 
○ DNA-polimerase: única direção 5’→3’ 
○ Fita-filha sintetizada continuamente: Fita-líder 
○ Fita-filha na direção oposta: fita descontínua 
○ Durante a replicação cromossômica, pequenos 
fragmentos de DNA que devem existir apenas 
transitoriamente antes de serem conectados 
uns aos outros (fragmentos de Okazaki) 
○ As nucleases removem o primer 
○ Ligase resolve os fragmentos de Okazaki 
 
 
★ A origem da replicação do DNA: 
○ Local onde a replicação inicia (sequências ricas 
em AT) 
○ Em seres procariotos (bactéria, plasmídeos, 
vírus) só se tem uma origem 
○ É caracterizado pelo reconhecimento da 
origem por proteínas específicas 
○ Unidirecional: DnaA é uma proteína iniciadora 
que vai procurar a origem (ORIC), aí vem o 
DnaB se liga ao DnaA e faz a abertura das fitas. 
○ Uma vez começada a replicação do DNA de um 
cromossomo, a célula está comprometida com 
o processo de divisão 
○ Replicon: todo o DNA que foi replicado de uma 
origem 
○ Replicação a partir de uma origem é um 
processo cuidadosamente orquestrado e 
controlado 
○ Proteína iniciadora: se liga a locais específicos 
na origem fornecendo um ponto de apoio para 
que outras proteínas se liguem. 
○ Formação do complexo inicial: DnaA sinaliza 
onde é a origem e o DnaB separa a dupla fita 
○ Formação do complexo aberto: há a formação 
do Complexo Pré-Priming 
○ Formação do complexo Pré-Priming: Vem a 
primase e ela faz a sintetização do primer e 
começa a replicação 
★ Alongamento da cadeia: 
○ Adição de nucleotídeos que alonga a cadeia; 
○ Complexo de DNA-helicase e Iniciadores serão 
reconhecidos pela DNA -Polimerase e ela vai 
começar a síntese da fita líder 
○ A síntese das fitas líder e tardia (fita 
descontínua) está agora iniciada em cada 
forquilha de replicação 
○ Os procariotos tem o DNA circular, a Proteína 
Tus: liga-se fortemente ao sítio Ter e bloqueia o 
avanço da forquilha de replicação pela pausa 
da DnaB helicase 
★ Nos eucariotos o processo é muito mais 
complexo, tem várias origens de replicação, tem 
um tempo adequado à divisão celular e tem 
muito mais proteínas e enzimas envolvidas. 
○ Complexo de pré replicação (Pré-RC): A origem 
de replicação pode ser 1 a 16, as proteínas 
ativadoras da replicação é o complexo 
CDc6/Cdt1/MCM (2-7). Saber que vão ter 
várias origens de replicação e um complexo de 
proteínas que vai reconhecer a origem de 
replicação e que vai sinalizar pra helicase vir 
fazer o papel dela. 
○ Complexo de replicação (CR): Ativa a 
replicação através da fosforilação dos 
componentes do pré-RC (dissociam)e 
bloqueiam a formação de novo pré-RC. Há a 
abertura da fita, vem a DNA a-polimerase e 
adiciona os nucleotídeos a partir do primer, aí 
vem a DNA polimerase e começa a ancorar os 
nucleotídeos na fita molde, formando a nova 
fita. 
○ Fase Final da Replicação: há a remoção do RNA 
iniciador, com isso fica um encurtamento da 
cadeia de DNA formada relativamente à cadeia 
inicial, aí vem a telomerase e resolve isso. 
○ Telomerase: 
• Telomeros são sequências repetitivas (em 
tandem) de DNA nas extremidades de todos 
os cromossomos humanos, eles contêm 
milhares de repetições da sequência de seis 
nucleotídeos, TTAGGG. Em humanos existem 
46 cromossomos e, portanto, 92 telômeros 
(um em cada extremidade). 
• Eles protegem os cromossomos, separam um 
cromossomo de outro na sequência do DNA. 
Região telomérica é a responsável pelo 
ancoramento dos cromossomos. Garantem a 
estrutura tridimensional do DNA. 
• Os telômeros também são considerados o 
"relógio" que regula quantas vezes uma célula 
individual pode se dividir. Sequências 
teloméricas encurtam cada vez que o DNA se 
replica. 
• Quando primer sai da fita filha, a telomerase 
vem e catalisa a adição de repetições da 
sequência final do cromossomo, usando o 
RNA como molde (transcrição reversa), aí a 
ligase vem e liga todo mundo.