Como ocorre o processo de replicação do DNA detalhadamente?

Em 1953, o biólogo norte-americano James D. Watson e o físico inglês Francis H. C. Crick propuseram o modelo para explicar a estrutura da molécula de DNA. Além de explicar as propriedades químicas e físicas da molécula, explicava também sua duplicação, ou replicação.

A replicação do DNA ocorre de forma semiconservativa, é iniciada em origens únicas e geralmente ocorre de forma bidirecional, a partir de cada origem de replicação. A fidelidade da replicação é muito grande, com uma média de apenas um erro por bilhão de nucleotídeos incorporados após a síntese e correção de erros durante e imediatamente após a replicação.

A replicação do DNA é um processo semiconservativo, pois cada uma das suas moléculas recém formadas conserva uma das cadeias da molécula que a originou e forma uma cadeia nova, complementar ao seu molde.

A replicação do DNA envolve três etapas:

• Iniciação
• Ampliação ou alongamento
• Término

Para que a síntese de DNA ocorra, são necessários dois substratos fundamentais: desoxinucleosídeos trifosfatados e uma junção iniciador: molde.

O DNA começa a ser sintetizado pela extensão de extremidade 3’ do iniciador. Essa é uma característica universal do DNA e do RNA. A fita molde irá orientar qual dos quatro nucleosídeos trifosfatados será adicionado. As duas fitas possuem uma orientação antiparalela, o que significa que a fita molde para a síntese de DNA tem orientação oposta à fita de DNA que está sendo sintetizada.

A síntese do DNA é catalisada pela enzima DNA-polimerase. Ela utiliza um único sítio ativo para catalisar a síntese do DNA. O pareamento correto das bases é necessário para que a DNA-polimerase catalise a adição do nucleotídeo. Ambas as fitas do DNA são sintetizadas juntas na forquilha de replicação, com orientação antiparalela.

Durante o processo de replicação, as pontes de hidrogênio são catalizadas e os nucleosídeos livres unem-se a elas, respeitando sempre a regra do emparelhamento: Adenina-Timina, Citosina-Guanina. À medida que se encaixam nas cadeias do DNA, vão formando duas novas cadeias, obedecendo a regra da replicação semi-conservativa.

Erros de replicação

Em sua maioria, os erros são rapidamente removidos e corrigidos por uma série de enzimas do sistema de reparo do DNA que primeiro reconhecem que filamento na dupla hélice recém-sintetizada contém a base incorreta e então a substitui pela base complementar correta. A replicação do DNA precisa ser um processo extremamente preciso, pois a carga de mutação sobre um organismo é intolerável, embora ocorra a uma taxa de menos de uma mutação de par de bases por divisão celular.

Para a resolução deste exercício, utilizaremos conhecimentos relacionados à Biologia Molecular.

O DNA (Ácido Desoxirribonucleico) é uma das moléculas que compões o núcleo das células de todos os seres que possuem vida. Esta molécula está atrelada ao carregamento de toda a informação genética de um ser vivo.

Sobre a composição, é possível mencionar que é constituído por uma dupla fita que lembra o formato de uma espiral (dupla hélice), composta de nucleotídeos. Já esses últimos são compostos por açúcar (pentose), radicais fosfatos e bases nitrogenadas.

As etapas envolvidas no processo de replicação do DNA estão apresentadas abaixo:

• Enzima DNA-Helicase é responsável por abrir a molécula de DNA. Assim, rompe as ligações de ponte de hidrogênio, presentes na molécula.

• A enzima DNA-Topoisomerase mantém a fita dupla linear. Com a ação da enzima mencionada, a molécula de DNA deixa de ser helicoidal.

• As Proteínas SSB de ligam ao DNA unifilamentar evitando que se enrole novamente ou forme pontes ou gaps.

• A Enzima DNA-Polimerase III se acopla a fita de DNA unifilamentar para o início da replicação. Logo, ocorre:

• -Síntese continua;

• -Síntese descontinua.

• Com relação à Síntese continua, ocorre normalmente com a adição de nucleotídeos complementares a fita de DNA unifilamentar pela ação da enzima DNA-polimerase III.

• Conforme a nova fita é sintetizada as proteínas SSB se desligam possibilitando o enovelamento do DNA.

• Síntese descontinua é responsável por formar fragmentos de Okazaki.

• A DNA polimerase III apenas sintetiza fitas de DNA. Desta maneira, a segunda fita de DNA unifilamentar precisa ser duplicada em fragmentos.

• Um pedaço de RNA chamado primer se junta a fita de DNA unifilamentar possibilitando que a enzima DNA-polimerase III possa fazer a síntese do fragmento.

• A fita descontínua é composta por diversos pedaços de DNA não ligados. Assim, tais fragmentos são conectados pela enzima DNA-ligase.

• Os primers são substituídos por nucleotídeos de DNA pela mesma enzima DNA-polimerase I.

• Ao fim de todo o processo citado, as duas duplas fitas de DNA são formadas tendo como molde as fitas unifilamentares. O processo é semiconservativo, pois cada molécula de DNA recém-formado possui uma das cadeias da molécula-mãe.

Para a resolução deste exercício, utilizaremos conhecimentos relacionados à Biologia Molecular.

O DNA (Ácido Desoxirribonucleico) é uma das moléculas que compões o núcleo das células de todos os seres que possuem vida. Esta molécula está atrelada ao carregamento de toda a informação genética de um ser vivo.

Sobre a composição, é possível mencionar que é constituído por uma dupla fita que lembra o formato de uma espiral (dupla hélice), composta de nucleotídeos. Já esses últimos são compostos por açúcar (pentose), radicais fosfatos e bases nitrogenadas.

As etapas envolvidas no processo de replicação do DNA estão apresentadas abaixo:

• Enzima DNA-Helicase é responsável por abrir a molécula de DNA. Assim, rompe as ligações de ponte de hidrogênio, presentes na molécula.

• A enzima DNA-Topoisomerase mantém a fita dupla linear. Com a ação da enzima mencionada, a molécula de DNA deixa de ser helicoidal.

• As Proteínas SSB de ligam ao DNA unifilamentar evitando que se enrole novamente ou forme pontes ou gaps.

• A Enzima DNA-Polimerase III se acopla a fita de DNA unifilamentar para o início da replicação. Logo, ocorre:

• -Síntese continua;

• -Síntese descontinua.

• Com relação à Síntese continua, ocorre normalmente com a adição de nucleotídeos complementares a fita de DNA unifilamentar pela ação da enzima DNA-polimerase III.

• Conforme a nova fita é sintetizada as proteínas SSB se desligam possibilitando o enovelamento do DNA.

• Síntese descontinua é responsável por formar fragmentos de Okazaki.

• A DNA polimerase III apenas sintetiza fitas de DNA. Desta maneira, a segunda fita de DNA unifilamentar precisa ser duplicada em fragmentos.

• Um pedaço de RNA chamado primer se junta a fita de DNA unifilamentar possibilitando que a enzima DNA-polimerase III possa fazer a síntese do fragmento.

• A fita descontínua é composta por diversos pedaços de DNA não ligados. Assim, tais fragmentos são conectados pela enzima DNA-ligase.

• Os primers são substituídos por nucleotídeos de DNA pela mesma enzima DNA-polimerase I.

• Ao fim de todo o processo citado, as duas duplas fitas de DNA são formadas tendo como molde as fitas unifilamentares. O processo é semiconservativo, pois cada molécula de DNA recém-formado possui uma das cadeias da molécula-mãe.