DNA e Replicação

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MILENA CARVALHO QUEIROZ MIRANDA – MEDICINA VI - UNIFASB 
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DNA e Replicação 
REFERÊNCIA 
1. Aula de Juliana Leles 
2. Sanarflix 
3. Genética Médica – Thompson e Thompson 
VISÃO GERAL 
Genes: elementos que contém as informações que 
determinam as características de uma espécie como um 
todo e de cada indivíduo. 
Os cientistas definiram que a informações genéticas se 
constituíam das instruções para a produção de proteínas. 
Proteínas: macromoléculas versáteis que realização a 
maioria das funções celulares. Atuam como unidades 
fundamentais para as estruturas celulares e formam as 
enzimas que catalisam a maioria das reações químicas das 
células. Regulam a expressão gênica, permitem a 
comunicação intercelular e seu movimento. 
Cromossomos: estruturas em forma de cordão presentes 
no núcleo das células eucarióticas que transmitem a 
informação genética. 
Em estudos posteriores, descobriram que o DNA era o 
portador da informação genética e do mecanismo pelo qual 
a informação é copiada para ser transmitida de geração em 
geração. Sendo assim, o DNA pode ser copiado ou 
replicado. 
Porém, o DNA genômico não controla a síntese de 
proteínas diretamente, mas utiliza o ácido ribonucleico 
(RNA) como intermediário. 
 
Normalmente, quando a célula requer uma proteína 
específica a região do DNA é copiada sob forma de RNA 
(transcrição) que serão utilizados posteriormente como 
moldes para promover a síntese de proteínas (tradução). 
O fluxo da informação genética nas células é, portanto, de 
DNA para RNA e deste para proteína. Todas as células, 
desde a bactéria até os seres humanos, expressam sua 
informação genética dessa maneira. 
O armazenamento e a transferência da informação 
biológica são as únicas funções conhecidas do DNA. O RNA 
tem uma ampla variedade de funções e muitas classes são 
encontradas nas células: 
1. RNA ribossomais: executam a síntese proteica 
2. RNA mensageiro: carregam a informação 
genética dos genes para os ribossomos 
3. RNA transportadores: traduzem a informação 
do RNA mensageiro em uma sequência especifica. 
 
COMPOSIÇÃO DO DNA 
Enquanto o DNA é encontrado apenas no núcleo das 
células, o RNA é produzido nele, mas migra para o 
citoplasma. A constituição de cada um também é 
diferente. Enquanto no RNA existe a ribose, no DNA 
encontramos a desoxirribose. 
ÁCIDOS NUCLEICOS 
➔ Perpetuação da informação genética 
➔ Fonte de energia no metabolismo – ATP 
➔ Molécula sinal em respostas células – AMPc 
➔ Componentes estruturais dos cofatores 
enzimáticos – NAD, FAD e coenzima A 
➔ Constituintes dos ácidos nucleicos DNA e RNA 
DNA (polímero de nucleotídeos – ligação de fosfodiéster): 
consiste em duas cadeias longas de polipeptídios 
compostas por nucleotídeos. 
➔ Cada fita é conhecida como fita simples ou cadeia 
de DNA 
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Durante a transcrição dos genes, um sistema de enzimas 
converte a informação genética de um segmento de 
fita dupla de DNA em um filamento de RNA (fita 
única) com uma sequência de bases complementar a uma 
das fitas de DNA. No RNA, a cadeia principal é formada por 
um açúcar ligeiramente diferente do açúcar do DNA, 
diferenças. 
FUNÇÕES 
➔ DNA: armazenamento e transmissão da 
informação genética – confere estabilidade 
➔ RNA: 
❖ RNA ribossômico: componentes 
estruturais dos ribossomos 
❖ RNA mensageiro: contém a informação 
genética para a sequencia de aminoácidos 
das proteínas 
❖ RNA transportador: identifica e transporta 
os aminoácidos das proteínas 
❖ MicroRNA e RNA nucleolares *snRNA: 
atuam como reguladores da expressão 
gênica 
NUCLEOTÍDEOS 
Os nucleotídeos compõem a unidade funcional do DNA. 
Possuem 3 componentes: 
1. Base nitrogenada (contém nitrogênio) 
2. Pentose (é um açúcar composto por cinco átomos 
de carbono ligados, formando uma cadeia fechada) 
3. Um ou mais fosfatos 
 
O grupo fosfato se liga ao carbono 5’ da pentose. 
Molécula que não contem fosfato: nucleosídeo. 
As bases nitrogenadas são derivadas de dois compostos: 
1. As purinas (adenosina e guanina): anéis duplos de 
carbono-nitrogênio 
2. Pirimidinas (citosina, timina quando DNA e 
uracila quando RNA): anéis simples de carbono-
nitrogênio. 
DNA: pentose sem o grupo hidroxila – 
desoxirribose – estabilidade da molécula. 
RNA: pentose com hidroxila – ribose – oxigênio 
reativo – molécula mais instável – degradação 
mais fácil 
Os purínicos e pirimidínicos se ligam fazendo com que as 
fitas do DNA fiquem equidistantes uma da outra. 
Os nucleotídeos se juntam através de uma ligação de 
fosfodiéster, por isso o sentido da vida é 5’ (fosfato) e 3’ 
(hidroxila). 
Adenosina e timina: dupla ponte de hidrogênio 
(normalmente é o local por onde começam as replicações já 
que possuem ligações mais fáceis de serem quebradas). 
Guanina e citosina: tripla ponte de hidrogênio 
O DNA tem o formato de dupla hélice, como um parafuso, 
que se enrola envolta de si mesmo e de histonas (proteínas) 
facilitando na hora de transforma-se em cromossomo. 
Ligações fosfodiéster: liga os nucleotídeos um no outro 
Ponte de hidrogênio: liga as bases nitrogenadas 
5’-3’ – sentido da vida – é o sentido na qual a DNA 
polimerase trabalha – enzima que faz a adição dos 
nucleotídeos (faz leitura). 
MECANISMO PARA A HERIDITARIEDADE 
Se cada fita possui uma sequência exatamente 
complementar a sequência da fita associada, cada fita pode 
atuar como molde para a síntese de uma NOVA fita 
complementar. 
ORGANIZAÇÃO DO MATERIAL GENÉTICO 
➔ Núcleo 
➔ Complexo que engloba o DNA: cromatina 
➔ Representação de 46 cromossomos é denominada 
de cariótipo humano 
➔ Função genotípica: replicação 
➔ Função fenotípica: expressão gênica 
➔ Função evolutiva: variabilidade 
➔ Mutações, transferência horizontal de genes... 
Apenas uma parte muito pequena codifica proteínas – 
éxons e a parte que não codifica – íntrons. 
Além dos genes, o material genético é composto por uma 
enorme quantidade de DNA intercalante que é essencial na 
expressão gênica. 
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➔ A estrutura de dupla hélice do DNA é mantida por 
ligações de hidrogênio e empilhamento de bases 
OBS.: cada gene está associado a sequências de DNA 
regulador, as quais são responsáveis por assegurar que 
cada gene será ativado e desativado no devido tempo, 
expresso no nível adequado e apenas em determinados 
tipos celulares. 
DNA: dupla fita em sentidos opostos, se ligando por pontes 
de hidrogênio em torno de um eixo comum. 
CROMOSSOMOS 
Para que seja formado um cromossomo é preciso que a 
molécula de DNA que será usada consiga replicar, sendo 
suas cópias formadas, separadas e fielmente distribuídas 
entre as células-mãe no processo de divisão celular. 
As proteínas que se ligam ao DNA e formam os 
cromossomos eucarióticos são divididas em duas classes: 
➔ as histonas 
➔ proteínas cromossômicas não histonas. 
O complexo dessas duas classes de proteínas com o DNA 
nuclear eucariótico é conhecido como cromatina. 
➔ Heterocromatina: fortemente condensada – 
principalmente nos centrômeros e telômeros. 
➔ Eucromatina: forma menos condensada 
As histonas são responsáveis pelo nucleossomo – DNA 
enrolado em um núcleo de histonas. 
Esse processo ocorre por vários estágios de divisão celular 
denominado de ciclo celular. Organizados por: 
1. Mitose 
2. Meiose 
Durante a interfase os genes são expressos e os 
cromossomos são replicados. As duas réplicas são mantidas 
dentro de uma mesma célula formando um par de 
cromátides-irmãs. 
Durante esse período, os cromossomos estão estendidos e 
muito de sua cromatina está disposta no núcleo na forma 
de longas linhas enroladas, de modo que os cromossomos 
individuais não podem ser distinguidos facilmente. 
Apenas durante um período muito breve da mitose, os 
cromossomos são condensados, permitindo queas duas 
cromátides-irmãs sejam separadas e distribuídas aos 
núcleos-filhos. Os cromossomos altamente condensados 
nas células em divisão são denominados cromossomos 
mitóticos. 
A presença de uma segunda sequência especializada de 
DNA, chamada de centrômero, permite que uma cópia de 
cada cromossomo duplicado e condensado seja levada para 
cada célula-filha no momento da divisão celular. Um 
complexo proteico chamado de cinetócoro é formado no 
centrômero e liga o fuso mitótico aos cromossomos 
duplicados, permitindo que eles sejam separados. 
Uma terceira sequência forma os telômeros (extremidades 
dos cromossomos). Essas estruturas permitem que as 
extremidades sejam replicadas de maneira eficiente e 
sinalizam a diferença das extremidades com as partes das 
moléculas quebradas que precisam de reparo. 
COMPOSIÇÃO DO RNA 
➔ Fita simples 
➔ Estão localizados no núcleo e citoplasma 
Principais tipos: 
➔ RNA transportador 
➔ RNA mensageiro 
➔ RNA ribossômico 
➔ Micro RNA 
RNA TRANSPORTADOR 
Esse RNA possui uma estrutura em formato de trevo que 
possui uma partícula denominada de anticódon que lê o 
código genético, ou seja, o códon do RNA mensageiro 
(constituído por nucleotídeos) 
➔ A cada três nucleotídeos – trinca – eu tenho um 
aminoácido correspondente. 
➔ Mecanismos essenciais na tradução para a síntese 
das proteínas. 
É o RNA transportador que define a posição dos 
aminoácidos nas proteínas. 
RNA MENSAGEIRO 
Regiões regulatórias na porção 5’ e 3’ e no meio encontra-
se a região codificante – códon – sequência de nucleotídeos 
necessária para produzir a proteína. 
1 trinca de bases nitrogenadas = 1 códon 
RNA é complementar ao molde do DNA. 
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RNA RIBOSSÔMICO 
+ Abundante na célula 
➔ Possui estrutura tridimensional especifica visando 
promover a estabilidade e atividade catalítica nos 
ribossomos 
➔ Combina-se com o RNA mensageiros para formar 
os polirribomossomos. 
DOGMA CENTRAL DA GENÉTICA 
MOLECULAR 
Genoma = 46 cromossomos 
Para que a célula se divida é preciso que haja duplicação 
do material genético. 
Em cada órgão e tecido só ocorrerá a expressão dos genes 
que são necessários para função fisiológica daquele local. 
➔ Transcriptoma e Proteoma: específico para cada 
órgão e tecido – transcrição gênica 
➔ Proteoma: expressão das proteínas 
FLUXO DA EXPRESSÃO GÊNICA 
A replicação do DNA possibilita o fluxo da informação 
genética de uma geração para a seguinte – transferência 
vertical. 
VISÃO GERAL DA REPLICAÇÃO 
A replicação do DNA é semiconservativa, ou seja, é 
processo pelo qual cada fita parenteral serve como molde 
para a síntese de uma nova fita mãe. 
O pareamento das bases complementares é a chave 
para uma replicação precisa (A-T, C-G, A-U). 
Para que a dupla fita seja usada como molde é preciso que 
elas sejam separadas ou desnaturadas para tornar as bases 
disponíveis ao pareamento. Essa separação acontece por 
meio da Enzima Helicase. 
➔ Célula eucariótica: a replicação acontece na fase 
S do ciclo celular e é um processo uni ou 
bidirecional, tendo várias origens em cada fita 
sendo ativadas de pouco a pouco. 
➔ Célula procariótica: cromossomo circular, 
única origem de replicação – ocorre nos dois 
sentidos 
É preciso primeiramente entender que essa replicação 
ocorre em um local específico da célula – sequência 
iniciadora. Essa sequência é rica em ligações adenina-
timina já que são as mais fáceis de serem quebradas 
(possuem apenas duas pontes de hidrogênio entre elas). 
➔ Formação do repissomo: conjunto de proteínas e 
enzimas que garantem a replicação do DNA. 
❖ Forquilha de replicação: separação das 
duas fitas e para isso é preciso que o DNA 
perca o formato helicoide e que haja 
separação das pontes de hidrogênio – se 
deslocam rapidamente. Quando todas as 
forquilhas se fundem quer dizer que todo o 
material genético foi replicado. 
Em resumo: 
DNA Helicase: quebra as pontes de hidrogênio entre as 
bases nitrogenadas 
Proteínas SSB: proteínas que se ligam às cadeias moldem 
separadas pela DNA Helicase impedindo que essas voltem 
a se ligar e mantem assim a estabilidade da forquilha de 
replicação 
DNA girase: torna a molécula de DNA compacta e 
biologicamente ativa, se não fosse ela, o DNA ocuparia 
grande espaço no interior da bactéria e determinaria 
síntese descontrolada de RNA mensageiro -> morte celular. 
Impede o super enovelamento do DNA. 
DNA polimerase: é capaz de sintetizar uma nova fita 
de DNA a partir de uma fita molde. Além disso, possui a 
função exonucleasses, ou seja, faz a correção da fita, tirando 
os nucleotídeos que por ventura estejam no local errado. 
Primase: faz um primer de RNA, ou um trecho curto de 
ácido nucleico complementar ao molde, que fornece uma 
extremidade 3' para a DNA polimerase trabalhar. 
DNA ligase: enzima de adesão de DNA. Ela acaba por ligar 
dois pedações de DNA complementares para formar uma 
molécula de DNA única e contínua. 
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RNAse: é um tipo de nuclease que catalisa a degradação 
do RNA em componentes menores – retira os primes. 
DNA polimerase age colocando nucleotídeos completares 
no local para que a fita saia completa. 
Polimerases de DNA somente podem adicionar 
nucleotídeos à extremidade 3' de uma fita existente de DNA 
(elas utilizam o grupo -OH livre encontrado na extremidade 
3' como um "gancho", adicionando um nucleotídeo a este 
grupo na reação de polimerização). 
Como, então, a DNA polimerase adiciona o primeiro 
nucleotídeo em um novo garfo de replicação? 
Sozinha, ela não pode! O problema é resolvido com a ajuda 
de uma enzima chamada primase. A primase faz um primer 
de RNA, ou um trecho curto de ácido nucleico 
complementar ao molde, que fornece uma extremidade 3' 
para a DNA polimerase trabalhar. Um primer típico tem 
cerca de cinco a dez nucleotídeos. O primer inicia a síntese 
de DNA, isto é, faz com que ela comece. 
Uma vez que o primer de RNA está em seu lugar, a DNA 
polimerase o "amplia", adicionando nucleotídeos um por 
um para fazer uma nova fita de DNA que é complementar à 
fita molde. 
➔ Muitos fármacos atuam nessas enzimas, as 
quinolonas por exemplo, inibem a ação da DNA 
girase. 
Após o desenrolamento do DNA, ocorre a ação de uma nova 
enzima a DNA polimerase, que age de 2 formas. 
Na fita líder ela age de maneira contínua e rápida. Já 
na fita "retardada" ela de maneira descontínua e 
interrupta, formando vários fragmentos, que são 
denominados fragmentos de Okasaki. 
 
Função do telômero: proteção da parte codificante do 
DNA. 
 
ATENÇÃO 
- Semiconservativa, uni e bidirecional 
- Existe uma fita líder e outra descontínua com fragmentos 
de Okazaki 
- Se inicia nas bolhas de replicação (múltiplas forquilhas) 
- Várias origens de replicação (genoma de humanos e 
outros mamíferos contêm cerca de 10.000 origens de 
replicação pelos cromossomos a intervalos de 30.000 a 
300.000 pares de bases) 
- Atuam enzimas similares as das células procarióticas 
- Nos fragmentos de Okazaki, os primers são removidos por 
RNAse e não por uma DNA polimerase de reparo 
- A finalização da replicação é feita com a formação de 
estruturas nas terminações dos cromossomos: telômeros. 
- Os telômeros são replicados com a ajuda das telomerases. 
TELÔMEROS 
A DNA polimerase não pode replicar o segmento terminal 
do DNA do filamento descontínuo de um cromossomo 
linear. 
Os telômeros são sequências repetitivas, se a célula não 
possui a enzima telomerases, ela acaba por não conseguir 
fixar essas ultimas sequência e vai cada vez mais perdendo 
informações. 
➔ Telômero: tem estrutura única que favorece um 
mecanismo simples para adição de telômeros feita 
pela enzima telomerases contendo RNA. 
Além disso, os telômeros são responsáveis pela proteção do 
material genético, já que existemvárias enzimas celulares 
– endonucleases - que degradam o material genético. 
Tipos celulares com telomerases ativa: 
1. Células germinativas 
2. Células tronco 
3. Células cancerosas 
 
➔ Síndrome de Verme: sintomas de envelhecimento em 
pacientes ainda jovens. 
➔ Telômeros menores que os indivíduos normais.