Estrutura do DNA e Replicação

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Estrutur� d� DNA � Replicaçã�  
 
ESTRUTURA DO DNA 
 
Polímero formado pela união de várias unidades repetidoras nesse caso nucleotídeos (O 
nucleotídeo é uma estrutura química formada pela união de 3 estruturas 1 açúcar com 5 
carbonos - pentose chamado de desoxirribose/ grupo fosfato associado ao carbono 5/ base 
nitrogenada parte que tem variabilidade) 
Base pode ser ADENINA - GUANINA - CITOSINA - TIMINA 
 
PURINAS → ADENINA E GUANINA (2 ANÉIS CARBÔNICOS) 
PIRIMIDINAS - CITOSINA E TIMINA (1 ANEL CARBÔNICO) 
ESTABILIDADE DA ESTRUTURA DEPENDE DA UNIÃO DESSES GRUPOS 
 
 
DNA= POLÍMEROS DE NUCLEOTÍDEOS 
CONTUDO É UMA ESTRUTURA DE DUPLA FITA E A ESTABILIDADE SE DÁ PELA 
INTERAÇÃO DAS BASES NITROGENADAS (PURINA + PIRIMIDINA) 
A-T → 2 PONTES DE HIDROGÊNIO 
G-C → 3 PONTES DE HIDROGÊNIO 
SÃO PONTES DE HIDROGÊNIO ENTRE AS BASES QUE GARANTE MAIS 
ESTABILIDADE 
A MAIS ESTÁVEL É A FITA COM G-C 
 ALÉM DISSO SÃO REGIÕES RICAS EM A-T AS PRIMEIRAS A SE REPLICAREM, SE 
ABRIREM UMA VEZ QUE É MAIS FÁCIL 
A UNIÃO ENTRE NUCLEOTÍDEOS NÃO OCORRE DA MESMA MANEIRA (PARA UNIR 
UMA FIOTA A OUTRA= PONTE DE HIDROGÊNIO) E (PARA UNIR NUCLEOTÍDEOS = 
LIGAÇÃO FOSFODIÉSTER) 
FITAS ANTIPARALELAS = PROPRIEDADE EM QUE UMA ESTÁ NA MESMA DIREÇÃO 
CONTUDO CADA UMA ESTÁ EM UM SENTIDO (5’ → 3’) E OUTRA (3’ → 5’) 
 
MAS POR QUE 5’ → 3’ = QUANDO TENHO O PRIMEIRO CARBONO 5’ LIVRE E O 
ÚLTIMO O CARBONO 3’ LIBERADO TAMBÉM. ASSOCIADA A QUAL CARBONO POSSUI 
LIGAÇÃO LIVRE 
CONTUDO COMO SE TRATA DE UMA FITA ESPELHADA, O ÚLTIMO NUCLEOTÍDEO 
COM CARBONO 3’ LIVRE AO OUTRO NUCLEOTÍDEO QUE VAI TER A ESTRUTURA DO 
CARBONO 5’ LIVRE = 3’ → 5’ (ISSO GARANTE ESTABILIDADE QUÍMICA PARA UMA 
ESTRUTURA HELICOIDAL) 
5’= SEMPRE GRUPO FOSFATO LIVRE 
3’= HIDROXILA LIVRE 
 
 
IMPORTÂNCIA DO DNA 
➔ Conjunto de todo genoma ou 
seja contendo todas as informações 
genéticas = identidade 
➔ Fornece informação genética 
➔ Contém genes = informações 
necessárias para formar proteínas 
 
 
 
 
 
 
CONDENSAÇÃO DO DNA 
As células humanas têm núcleos de ~10 μm de diâmetro e contêm mais de 2 m de DNA 
embalados em 46 cromossomos 
Por isso o DNA precisa se condensar e caber em uma estrutura tão pequena 
Primeiro passo para condensação = não ser uma estrutura única,ou seja está fragmentado 
(46 cromossomos = 46 partes diferentes de DNA). Estrutura linear pois tem uma sequência 
pré determinada. 
 LOGO O GENOMA TEM 46 PARTES DE DNA E JUNTANDO = 6 BILHÕES DE 
NUCLEOTÍDEOS 
 
 
 
QUANDO DNA SE ENCONTRA 
CONDENSADO → ELE SE ASSOCIA A 
PROTEÍNAS CHAMADAS DE HISTONAS 
SEMELHANTES A IOIÔ EM QUE O DNA 
SE ENROLA 
ASSOCIAÇÃO FORMA A CROMATINA 
CROMATINA = DNA MAIS 
CONDENSADO, ASSOCIADO A 
PROTEÍNAS NA MAIORIA HISTONAS, 
NECESSÁRIA PARA QUE CAIBA NO 
NÚCLEO 
CONDENSAÇÃO DE DNA E HISTONAS 
 
→ USA PRINCIPALMENTE ESSES 4 TIPOS DE 
HISTONAS FORMANDO UM OCTÂMERO 
(SEMELHANTE AO IOIO) 
→ PEGO UM PEDAÇO DO DNA E ENROLO AO 
REDOR DESSA ESTRUTURA OCTA MÉTRICA 
DE HISTONAS = FORMA A UNIDADE 
FORMADORA DA CROMATINA - 
NUCLEOSSOMOS, ESSA QUE PERMITE 
EMPACOTAMENTO (DNA TEM CARGA 
NEGATIVA E HISTONAS CARGA POSITIVA) 
UNIDADE FORMADORA DO DNA = 
NUCLEOTÍDEO 
UNIDADE FORMADORA DA CROMATINA = 
NUCLEOSSOMOS 
 
ETAPAS DE CONDENSAÇÃO DO DNA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DNA → ASSOCIA A HISTONA, FORMANDO NUCLEOSSOMOS → EMPACOTA CADA 
VEZ MAIS → PARA CONDENSAMENTO MAIOR É NECESSÁRIO OUTRAS PROTEÍNAS 
→ ESTRUTURA DE CONDENSAÇÃO MAIOR, QUE SÃO OS CROMOSSOMOS 
METAFÁSICOS NA FASE DE METÁFASE (NESTA FASE SE FAZ ANÁLISE POIS NESSA 
QUE ESTÃO NA CONDENSAÇÃO MÁXIMA) 
 
 
 
 
 
 
 
CROMOSSOMOS DO GENOMA HUMANO 
Nem toda célula do organismo tem a mesma 
quantidade de cromossomos 
Células somáticas = compõe todo organismo 
Células germinativas = gametas 
 
CÉLULAS GAMÉTICAS = 23 
CROMOSSOMOS - HAPLÓIDE 
 
CÉLULAS SOMÁTICAS = 46 
CROMOSSOMOS - DIPLÓIDE 
 
AS SÍNDROMES PODEM OCORRER NOS 
DOIS TIPOS DE CÉLULA, O QUE 
INTERFERE É A HEREDITARIEDADE 
 
 
CROMOSSOMO AUTOSSOMOS 1 AO 22 = IGUAL PARA HOMENS E MULHERES 
CROMOSSOMO SEXUAL 23 = PARES DIFERENTES ENTRE HOMENS E MULHERES 
LOGO ESSE NOS DIFERENCIA MAS O PAR INTEIRO (XY - XX) 
 
 
 
 
 
❏ CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS 
 
Um membro de cada par dos cromossomos é herdado do pai e o outro da mãe 
Nossos cromossomos estão sempre em pares → 1 par da mesma classe ou seja dois 
cromossomos 1 = HOMÓLOGOS 
SEMELHANTE CONTUDO NÃO IGUAL POIS CARREGAM A MESMA SEQUÊNCIA DE 
GENES 
 PAR DE CROMOSSOMOS HOMÓLOGOS TÊM MESMA SEQUÊNCIA DE GENE E CADA 
UM COM UMA POSIÇÃO ESPECÍFICA (LOCUS), GENES NOS MESMOS LOCUS 
LOCUS = POSIÇÃO, LUGAR QUE ELE OCUPA 
ESSES GENES PODEM DETERMINAR DIFERENTES INFORMAÇÕES 
ALELO = VARIEDADES DE UM MESMO GENE 
MESMA CARACTERÍSTICA CONTUDO DIFERENTES (EXEMPLO: CARACTERÍSTICA = 
COR DE CABELO, PODE SER RUIVO, PRETO, ETC ) 
CARACTERÍSTICA= DETERMINADA POR ALELOS 
 
 
O CROMOSSOMO MITOCONDRIAL 
Nem sempre o DNA vai estar no núcleo, uma pequena parcela está contida no citoplasma 
dentro de mitocôndrias 
Um subconjunto de genes codificados no genoma humano reside no citoplasma, dentro das 
mitocôndria (na estrutura da célula eucariótica) 
MITOCÔNDRIA TEM SEU PRÓPRIO MATERIAL GENÉTICO USADO NO 
FUNCIONAMENTO DA MITOCÔNDRIA, PRECISA DE MAIS DE 37 GENES PARA 
FUNCIONAR 
 Os genes mitocondriais exibem hereditariedade exclusivamente materna 
DURANTE O PROCESSO DE FECUNDAÇÃO O ESPERMATOZOIDE USA 
MITOCÔNDRIAS, E DEIXA NESSE MOMENTO TODA ESTRUTURA PARA TRÁS 
ENTRANDO SOMENTE A CABEÇA LOGO O ÓVULO CONTRIBUI NÃO SÓ COM 
MATERIAL GENÉTICO MAS COM TODA MAQUINARIA CELULAR → TODO CONTEÚDO 
CITOPLASMÁTICO VEM DO ÓVULO LOGO TODAS AS NOSSAS MITOCÔNDRIAS 
SE TEM ALGUMA MUTAÇÃO EM GENES CONTIDOS NA MITOCÔNDRIA COMO POR 
EXEMPLO QUE CAUSA PROBLEMA NO METABOLISMO ELA É DE ORIGEM MATERNA  
  
  
  
  
  
Replicaçã� d� DNA  
 
 
REPLICAÇÃO É O PROCESSO DE DUPLICAÇÃO DO DNA 
MATERIAL TODO COPIADO PARA QUANDO A CÉLULA VAI PASSAR POR DIVISÃO 
CELULAR 
❏ CONCEITOS BÁSICOS 
 Mecanismos semelhantes entre eucariotos e procariotos 
DUAS CARACTERÍSTICAS 
➔ REPLICAÇÃOSEMICONSERVATIVA = UTILIZAÇÃO DE UMA 
FITA MOLDE PARA QUE A OUTRA FITA SEJA 
CONSTRUÍDA 
 
DNA = SEQUÊNCIA DE BASES NITROGENADAS 
POIS SOMENTE ESSA PARTE VARIA 
 
MESMA QUANTIDADE DE A E DE T 
MESMA QUANTIDADE DE G E DE C 
 
➔ A REPLICAÇÃO É BIDIRECIONAL = 
FORMADA POR DUAS FITAS NA MESMA 
DIREÇÃO CONTUDO DE SENTIDOS OPOSTOS E AS DUAS FITAS 
PODEM SER USADAS COMO MOLDES 
 
 
 
 
 
 
 
 
A REPLICAÇÃO SÓ OCORRE NA DIVISÃO CELULAR (LESÃO, RECOMPOR 
ORGANISMOS, CÉLULAS PARA COMBATE DE INFECÇÕES) 
A INTERFASE = FASE DE PREPARAÇÃO DA DIVISÃO CELULAR 
ETAPAS DA REPLICAÇÃO → (INICIAÇÃO, AMPLIAÇÃO OU ALONGAMENTO, TÉRMINO) 
 
 
INÍCIO DA REPLICAÇÃO DO DNA 
 
PARA REPLICAÇÃO O DNA NÃO PODE ESTAR MUITO CONDENSADO, POIS CASO 
ISSO ACONTEÇA AS ENZIMAS ENVOLVIDAS NA REPLICAÇÃO NÃO CONSEGUEM 
TER ACESSO A ESSE DNA 
LOGO É NECESSÁRIO UMA DESCONDENSAÇÃO DO DNA E VAI ABRIR PARA QUE 
CADA FITA DO DNA POSSA GERAR UMA NOVA FITA 
 
 
1) INÍCIO DA REPLICAÇÃO 
DO DNA 
AO LONGO DO CROMOSSOMO 
EXISTEM VÁRIAS BOLHAS DE 
REPLICAÇÃO E CADA UMA 
DELAS FAZEM A REPLICAÇÃO 
DE UM PEDAÇO QUE MAIS 
TARDE SERA UNIDOS 
 
VÁRIAS BOLHAS VÃO SE 
ABRINDO E SE FUSIONANDO 
 
O GENOMA HUMANO POSSUI 
VÁRIOS REPLICONS 
 
NORMALMENTE ESSAS BOLHAS SE ABREM EM REGIÕES RICAS DE A-T (UMA VEZ 
QUE POSSUEM MENOR QUANTIDADE DE PONTES, LOGO MAIOR INSTABILIDADE) 
Replicons são iniciados em tempos diferentes 
Maquinaria tá se preparando para ser replicada 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEPOIS QUE O DNA SE DESCONDENSA, AS FITAS PRECISAM SER ABERTAS → 
HELICASE É A ENZIMA QUE ABRE OU SEJA QUEBRA AS PONTES DE HIDROGÊNIO 
ENTRE AS BASES NITROGENADAS 
TOPOISOMERASE É A ENZIMA QUE IMPEDE QUE OCORRA UMA TENSÃO TÃO 
FORTE NA FITA NÃO ABERTA LOGO ESSA DIMINUI 
FORQUILHA DE REPLICAÇÃO 
Evita que a dupla hélice de DNA à frente da forquilha de replicação torne-se muito enrolada 
à medida que o DNA é aberto 
Quebra as pontes de hidrogênio entre os pares de bases nitrogenadas 
ALÉM DISSO OUTRA ENZIMA CHAMADA TOPOISOMERASE EVITA QUE AO LONGO 
DA ABERTURA GERE UMA RUPTURA → FUNCIONA COMO UMA TESOURA 
QUEBRANDO PARTE DA ESTRUTURA LIBERANDO A TENSÃO 
 
 
 
QUANDO A HELICASE ABRE A DUPLA FITA ELA QUER VOLTAR LOGO QUANDO ELA É 
COLOCADA AS 
PROTEÍNAS LIGADORAS 
AINDA SÃO NECESSÁRIA 
PARA QUE A FITA 
PERMANEÇA ABERTA 
 
Proteínas ligadoras de fita 
simples: impedem que as 
fitas se liguem novamente 
em uma hélice dupla 
 
 
 
2) ALONGAMENTO DAS FITAS DE DNA 
 
Algumas características das DNA 
polimerases: (constrói polímero de 
DNA) 
 1: Sempre precisam de uma fita molde no qual ela complementa de acordo com a base 
nitrogenada 
2: Adiciona nucleotídeos somente na terminação 3' de uma fita de DNA ou seja só constrói 
a fita no sentido 5’ → 3’ logo a célula deve arrumar jeitos diferentes de construir as duas 
linhas 
3: Não conseguem dar início à formação de uma cadeia de DNA, precisa de outra enzima 
para começar o processo 
4: Elas revisam (ou conferem) seu trabalho,revisa se o nucleotídeo está sendo colocado no 
lugar certo, caso contrário pode causar doenças 
 
O ALONGAMENTO PROPRIAMENTE DITO 
A replicação acontece nas duas fitas ao mesmo tempo, porém em sentidos opostos. 
DNA PARENTAL = FITAS ORIGINAIS 
DNA POLIMERASE SÓ SINTETIZA NO SENTIDO 5’ → 3’ USANDO COMO MOLDE 
3’ → 5’ CONTUDO A SÍNTESE É BIDIRECIONAL LOGO A OUTRA NÃO É USADA 
DA MESMA FORMA 
A DNA FAZ A LEITURA DE TRÁS PARA FRENTE E DE PARTES EM PARTES 
COMO SE ABRAÇASSE UM PEDAÇO E FAZ A LEITURA E ASSIM COM CADA 
UM POIS DESSA FORMA SEGUE O SENTIDO QUE ELA CONSEGUE, DEIXANDO 
ESSA FITA DE MANEIRA FRAGMENTADA 
UMA FITA É CONSTRUÍDA DE MANEIRA CONTÍNUA E OUTRA DE MANEIRA 
DESCONTÍNUA (ESSES PEDAÇOS PRECISAM SER UNIDOS) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DNA polimerases somente podem adicionar nucleotídeos à extremidade 3' de uma fita 
existente de DNA → A ENZIMA PRIMASE CONSTRÓI UMA ESTRUTURA CHAMADA DE 
PRIMER ALÉM DISSO A PRIMASE ADICIONA NUCLEOTÍDEOS DE RNA DE FORMA 
QUE A DNA POLIMERASE 
 
COMO O PRIMER É FEITO DE RNA NO FINAL DA REPLICAÇÃO O MESMO DEVE SER 
RETIRADO 
 
 
A PRIMASE ATUA FAZENDO A LEITURA DOS PRIMEIROS NUCLEOTÍDEOS E 
FAZENDO COM QUE O OH FIQUE LIVRE (GANCHO QUE A RNA POLIMERASE 
PRECISAVA) 
 
 
 
A DNA POLIMERASE POLIMERASE PROMOVE UM ALONGAMENTO BASEADO NO 
PRINCÍPIO DE COMPLEMENTARIDADE 
O que dirige a escolha do nucleotídeo à ser adicionado na fita é a especificidade A-T/ G-C 
 
 
No caso da fita descontínua, os primers (iniciadores) de RNA são produzidos durante todo o 
processo. 
CADA PEDAÇO CONSTRUÍDO TEM UM PRIMER E DEPOIS A DNA POLIMERASE VEM 
E FAZ O RESTO DA LEITURA DO FRAGMENTO 
 
 
NO FIM A FITA DESCONTÍNUA 
É FORMADA POR DIVERSOS 
FRAGMENTOS 
Recebem esse nome pois esse 
pesquisador que descobriu a 
presença desses fragmentos 
No fim OS PRIMERS são 
retirados pela DNA polimerase e 
esses fragmentos precisam ser 
unidos, logo no fim de todo 
processo esses fragmentos são 
unidos pela DNA LIGASE 
 
3) TÉRMINO DA REPLICAÇÃO 
Atividade exonuclease: a DNA polimerase catalisa a hidrólise de nucleotídeos mal pareados 
antes de continuar a 
polimerização 
Logo se a ligação não está 
correta ela corta e tenta colocar 
outro nucleotídeo 
Na maioria das vezes essa 
atividade exonuclease 
consegue proteger o DNA de 
certas mutações, uma vez que 
ela própria consegue fazer essa 
autocorreção 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RECAPITULANDO 
 
QUANDO DNA É LIDO É NECESSÁRIO FORMAR ESSA FORQUILHA DE REPLICAÇÃO, 
NO QUAL EU ABRO A FITA 
QUEBRA DE PONTE = HELICASE 
ATUA NO IMPEDIMENTO DE QUE A TORÇÃO DA FITA AINDA NÃO ABERTA QUEBRE A 
FITA DE DNA = TOPOISOMERASE 
LEITURA DA SEQUÊNCIA DE NUCLEOTÍDEOS DE MANEIRA CONTÍNUA (5’ → 3’) OU 
DESCONTÍNUA DE TRÁS PARA FRENTE = DNA POLIMERASE 
CONSTRÓI UM PRIMER DE RNA, DEIXANDO UM GRUPO HIDROXILA PARA A DNA 
POLIMERASE = PRIMASE 
DIFERENÇA DE DNA POLIMERASE ENTRE EUCARIOTOS E PROCARIOTOS 
 
 
TELÔMEROS 
REGIÃO REPLICADA DE UMA 
MANEIRA DIFERENTE, 
TERMINAL DO 
CROMOSSOMO 
Sequência TTAGGGCOM 
FUNÇÃO DE EVITAR QUE 
CROMOSSOMOS SE JUNTEM 
CASO HAJA UMA RUPTURA 
❏ Proteger os 
cromossomos de 
recombinações e fusões das 
sequências finais com outros 
cromossomos; 
❏ Reconhecer 
danificações no DNA; 
❏ Estabelecer 
mecanismos para replicação dos cromossomos; Contribuir na organização funcional 
cromossômica no interior do núcleo; 
❏ Participar na regulação da expressão gênica; 
 
❏ Servir à maquinaria molecular como um “relógio” que controla a capacidade 
replicativa de células humanas e a entrada destas em senescência celular → OU 
SEJA ELE DITA PARA CELULA SUA IDADE ELE EXERCE SUA FUNÇÃO 
 
 
 
A DNA LIGASE TEM PROBLEMAS NA HORA DE FAZER LIGAÇÕES DA PORÇÃO 
TERMINAL, NA REGIÃO DO TELÔMERO ELA NÃO CONSEGUE SE ENCAIXAR DESSA 
FORMA CADA PROCESSO VAI PERDENDO FRAGMENTO DE TELÔMERO POR ISSO 
ELA TEM TELOMERASE 
 
TELOMERASE 
O tamanho dos telômeros é mantido pela enzima TELOMERASE, que adiciona as 
repetições de seis nucleotídeos à sua extremidade. 
 
OU SEJA A TELOMERASE FAZ A LEITURA PARTE NÃO LIGADA E ADICIONA 
NUCLEOTÍDEO TRANSFORMANDO A FITA CONTINUA 
A telomerase só está ativa nas células germinativas e embrionárias 
 
 
CONSEQUÊNCIA DA AUSÊNCIA DA TELOMERASE 
A CADA PROCESSO O TELÔMERO VAI DIMINUINDO UM PEDAÇO, UMA VEZ QUE NÃO 
TEMOS A TELOMERASE 
EM PONTO QUE ELE FICA MUITO CURTO E CORRE O RISCO DE SE FUNDIR COM 
OUTRO, LOGO O TELÔMERO FUNCIONARÁ COMO UM SINALIZADOR DE 
MECANISMOS DE APOPTOSE PARA EVITAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GENOMA HUMANO 
 
Genes de cópia única e DNA repetitivo 
TODO PROCESSO DE REPLICAÇÃO OCORRE COM TODAS AS CÉLULAS CONTUDO 
PARTE DO GENOMA CODIFICADA OU SEJA A QUE GERA PROTEÍNA ERA APENAS 
1,5% (EXONS) 
98% SUPOSTAMENTE NAO SERVE UMA VEZ QUE NÃO GERA PROTEÍNA 
PARTE QUE NÃO GERA PROTEÍNA FICA MAIS CONDENSADA → HETEROCROMATINA 
 
EUCROMATINA X HETEROCROMATINA 
 
 
Heterocromatina é a cromatina com regiões do material genético que não estão envolvidas 
na transcrição → Muito condensada, muitas vezes serve de proteção para mutações uma 
vez que não gera problema para nenhuma síntese de proteína, já que essa região nem gera 
proteína 
Eucromatina é a cromatina na sua forma descondensada, correspondendo a regiões em 
transcrição ativa → DNA que gera proteína, forma ativa