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DNA A replicação do DNA é um processo que gera, a partir de uma fita parental (molde), duas novas fitas. A replicação do DNA necessita de várias atividades enzimáticas, que devem agir de forma integrada e sequencial, atuando de maneira coordenada nos estágios de início, alongamento da cadeia e término. Replissomo – conjunto de proteínas que atuam na replicação. Ocorrerá somente se houver uma fita de DNA com uma região pareada contendo uma extremidade 3’-OH livre, onde será iniciada a síntese da nova fita. PRINCÍPIOS BÁSICOS Processo semiconservativo Cada fita da dupla hélice da molécula de DNA parental é usada como molde para a síntese de uma nova fita complementar, ou seja, será mantida em cada nova molécula uma fita da molécula parental. Processo semidescontinuo - As fitas do DNA têm polaridades opostas: Uma fita é no sentido 5’ → 3’ E a outra é no sentido 3’ → 5’ - As DNA-polimerases sintetizam apenas no sentido 5'→3'. Dessa forma, as novas fitas de DNA crescem em sentidos opostos Uma fita é sintetizada de forma contínua com um primer, outra descontinua com vários primers Replicação inicia-se sempre em locais específicos, as origens. Há locais específicos onde a síntese deve se iniciar e são chamadas de origens de replicação. REPLICAÇÃO UNIDIRECIONAL E BIDIRECIONAL O processo de replicação se inicia na origem e prossegue sequencialmente ao longo da fita de DNA. Pode ser em uma ou ambas as direções. Unidirecional Forquilha de replicação parte da origem e segue replicando o DNA em uma só direção. Bidirecional Duas forquilhas de replicação deixam a origem em direções opostas. Antiparalelismo Uma fita é orientada no sentido 5’ → 3’ e a outra no sentido 3’ → 5’. Cada nova fita sintetizada é complementar (AT e CG) à fita-molde e tem conformação antiparalela. Cada Replissomo se movimenta em um sentido ao logo das duas fitas de DNA. QUÍMICA DA SÍNTESE DE DNA > A síntese de DNA necessita de dois substratos fundamentais: 1. Quatro desoxinucleosídeos trifosfatos dGTP dCTP dATP dTTP 2. Iniciador (primer) – segmento curto de ribonucleotídeo sintetizado pela proteína primase, que fornece uma extremidade 3’-OH livre para que se possa adicionar nucleotídeos na sequência. > O DNA é sintetizado pela extensão da extremidade 3’ do iniciador. > É a fita molde que orienta qual dos quatro nucleosídeos trifosfatos será adicionado. DNA polimerases A síntese do DNA é realizada por uma classe de enzimas denominada DNA-polimerases. PROCARIOTOS DNA-polimerase I – possui três domínios, possui função de polimerização e exonuclease 3’ → 5’ e também exonuclease 5’ → 3’ DNA-polimerase II – possui função de reparo não tão essencial e não possui atividade de exonucleases 5’ → 3’. DNA-polimerase III – holoenzima, não possui atividade exonuclease 5’ → 3’. EUCARIOTOS DNA-polimerase alfa – contém primase (insere primers), não possui correção de erro. Sintetiza a cadeia atrasada. DNA-polimerase delta – possui correção de erro (3’ → 5’) e tem duas subunidades. Sintetiza a cadeia líder. DNA-polimerase e - possuem função de reparo. Acreditasse que a DNA pol sintetiza a fita líder e a DNA pol a fita atrasada Enzimas envolvidas na replicação 1. Topoisomerase – remove e altera o grau de enrolamento da hélice 2. SSB – estabiliza a fita simples (separada) e evita que ambas voltem a se unir. 3. Helicase – quebra as pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas e consequentemente abre a dupla fita de DNA. 4. Primase (RNA polimerase especializada) – sintetiza os primers (iniciadores) de RNA. 5. DNA ligase – une os fragmentos de Okasaki da fita descontínua. COMO OCORRE O PROCESSO 1. A enzima helicase abre a dupla fita de DNA, por meio da quebra das ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas complementares. 2. A topoisomerase vai a frente da helicase removendo as torções da hélice, para evitar “embaraçamentos”. 3. A SSB se liga as fitas que foram separadas, dando estabilidade e estendendo-as. 4. A primase insere os primers de RNA nas fitas, é inserido vários primers na fita atrasada. 5. A DNA-polimerase (principalemente a III e a delta) – realiza a adição de nucleotídeos a fita molde. 6. A DNA-polimerase I retira os primers e preenche o espaço. 7. DNA-ligase – realiza a união (ligação fosfodiéster) dos fragmentos de Okasaki da fita atrasada.
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