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Desvendando a replicação do DNA, Notas de aula de Genética

A replicação do DNA é um processo fundamental para a hereditariedade e para a transmissão precisa de informações genéticas de uma célula para suas células filhas durante a divisão celular. Neste resumo, abordaremos temas como: o experimento de Meselson e Stahl, forquilha de replicação, as fases da replicação do DNA e enzimas envolvidas nesse processo, os componentes da replicação em células bacterianas, entre outros.

Tipologia: Notas de aula

2023

À venda por 27/04/2024

ana-julia-cadamuro
ana-julia-cadamuro 🇧🇷

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Fitas-mãe
Cadeia "adiantada" - líder - contínua
Cadeia "lenta" - descontínua
Movimento
da forquilha
Replicação do dna
Processo complexo que requer vários componentes e suas ações
têm de estar intrinsecamente coordenadas a fim de garantir que o
DNA seja copiado com fidelidade
Forma semiconservativa
Cada fita serve como molde para a síntese de uma nova fita
A especificidade do pareamento de bases indica que apenas uma
sequência pode ser especificada para cada molde
As 2 moléculas de DNA construídas a partir do par de moldes serão
idênticos à molécula original
3 MODELOS INICIAIS
EXPERIMENTO DE MESELSON E STAHL
Replicon: unidade de replicação
cada um com uma origem de
replicação
Bolha de replicação: alça gerada pelo desenrolamento da dupla-
hélice
Forquilha de replicação: ponto de desenrolamento
EXPERIMENTO DE MESELSON E STAHL
Sentido da replicação: 5'
3'
Novos nucleotídeos são incorporados a extremidade 3'OH da fita
recém-sintetizada pelas DNA polimerases
Como as fitas são antiparalelas, a síntese de um molde segue da
esquerda para a direita e a síntese de outro da direita para a
esquerda
FORQUILHA DE REPLICAÇÃO
ENZIMAS DE REPLICAÇÃO: INICIAÇÃO
O cromossomo circular da E. coli tem uma única
origem de replicação
oriC
Uma proteína de iniciação, conhecida como DNAa
na E. coli liga-se à oriC e faz um segmento curto do
DNA para se desenrolar
ENZIMAS DE REPLICAÇÃO: DESENROLAMENTO
Como a síntese do DNA requer um molde de fita
única, a célula depende de várias proteínas e enzimas
para fazer o desenrolamento
DNA helicase: rompe as ligações de hidrogênia
entre as bases
Após o DNA ser desenrolado pela DNA helicase, as proteínas
ligadoras de DNA de fita única (SSBs) prendem-se firmemente as DNA
SSBs: protegem as cadeias de nucleotídeos de fita única e evitam
a formação de estruturas secundárias com os grampos e harppins
Resumo elaborado por: Ana Julia Cadamuro | @ajcadamuro
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Fitas-mãe Cadeia "adiantada" - líder - contínua Cadeia "lenta" - descontínua Movimento da forquilha

Replicação do dna

Processo complexo que requer vários componentes e suas ações têm de estar intrinsecamente coordenadas a fim de garantir que o DNA seja copiado com fidelidade Forma semiconservativa Cada fita serve como molde para a síntese de uma nova fita A especificidade do pareamento de bases indica que apenas uma sequência pode ser especificada para cada molde As 2 moléculas de DNA construídas a partir do par de moldes serão idênticos à molécula original

3 MODELOS INICIAIS

EXPERIMENTO DE MESELSON E STAHL

Replicon: unidade de replicação → cada um com uma origem de replicação Bolha de replicação: alça gerada pelo desenrolamento da dupla- hélice Forquilha de replicação: ponto de desenrolamento

EXPERIMENTO DE MESELSON E STAHL

Sentido da replicação: 5' → 3' Novos nucleotídeos são incorporados a extremidade 3'OH da fita recém-sintetizada pelas DNA polimerases Como as fitas são antiparalelas, a síntese de um molde segue da esquerda para a direita e a síntese de outro da direita para a esquerda

FORQUILHA DE REPLICAÇÃO

ENZIMAS DE REPLICAÇÃO: INICIAÇÃO

O cromossomo circular da E. coli tem uma única origem de replicação → oriC Uma proteína de iniciação, conhecida como DNAa na E. coli liga-se à oriC e faz um segmento curto do DNA para se desenrolar

ENZIMAS DE REPLICAÇÃO: DESENROLAMENTO

Como a síntese do DNA requer um molde de fita única, a célula depende de várias proteínas e enzimas para fazer o desenrolamento DNA helicase: rompe as ligações de hidrogênia entre as bases Após o DNA ser desenrolado pela DNA helicase, as proteínas ligadoras de DNA de fita única (SSBs) prendem-se firmemente as DNA SSBs: protegem as cadeias de nucleotídeos de fita única e evitam a formação de estruturas secundárias com os grampos e harppins Resumo elaborado por: Ana Julia Cadamuro | @ajcadamuro

Primer Primer Primer Fitas-mãe Topoisomerase Fitas-mãe SSBs Helicase

ENZIMAS DE REPLICAÇÃO: ALONGAMENTO

DNA girase (topoisomerase): na replicação, ela reduz a tensão de torção (torque) que surge à frente da forquilha de replicação como resultado do desenrolamento O DNA de fita única é usado como um molde para a síntese de DNA DNA polimerase: faz a síntese de novos nucleotídeos Extremidades 3'OH livres: onde os novos nucleotídeos são inseridos Primer: molécula iniciadora → responsável por fornecer o grupo 3'OH ao qual a DNA polimerase pode prender os nucleotídeos

COMPONENTES DA REPLICAÇÃO EM CÉLULAS BACTERIANAS

Proteína de iniciação: liga-se à origem e separa as fitas do DNA para iniciar a replicação DNA helicase: desenrola o DNA na forquilha de replicação Proteínas ligadoras de DNA de fita única: prendem-se ao DNA de fita única e evitam a formação de estruturas secundárias DNA girase: desloca-se na forquilha de replicação abrindo e fechando rupturas no DNA da dupla-hélice para liberar o torque (resultante do desenrolamento na forquilha de replicação) DNA primase: sintetiza um primer de RNA curto para fornecer um grupo 3'OH para a fixação dos nucleotídeos de DNA DNA polimerase III: alonga a fita de novos nucleotídeos a partir do grupo 3'OH fornecido pelo primer DNA polimerase I: remove os primers de RNA e os substitui por DNA DNA ligase: une os fragmentos de Okazaki ao fechar as rupturas no esqueleto de açúcar-fosfato do DNA recém-sintetizado

TÉRMINO DA REPLICAÇÃO

Em algumas moléculas de DNA, a replicação é terminada sempre que 2 forquilhas de replicação se encontram Em outras, as sequências do térmico específicas (sítios TER) bloqueiam a replicação

FIDELIDADE DA REPLICAÇÃO

A taxa de erro na replicação é menor que 1 erro por bilhão de nucleotídeos Isso ocorre graças a especificidade da DNA polimerase e sua atividade de exonucleases 3' → 5' que remove o nucleotídeo pareado erroneamente Reparo de mal pareamento de DNA: corrige os erros após o término da replicação

REPLICAÇÃO EM PROCARIOTOS x EUCARIOTOS

  1. O tamanho muito maior dos genomas eucarióticos
  2. Os cromossomos eucarióticos são lineares, enquanto os procarióticos são circulares
  3. O molde de DNA está associado a proteínas histonas
  4. A replicação do DNA é contínua nas bactérias que se dividem rapidamente. Na célula eucariótica, a replicação é coordenada com o ciclo celular → após passar pelo ponto de verificação, a célula entra na fase S e o DNA é replicado

ATIVIDADE DA TELOMERASE

Telomerase: encontrada em organismos unicelulares, células germinativas, células embrionárias iniciais e algumas células somáticas proliferativas, como as da medula óssea e as que revestem o intestino A maioria das células somáticas tem pouca ou nenhuma atividade de telomerase e seus cromossomos são progressivamente encurtados em cada divisão celular Essas células podem sofrer um número limitado de divisões Quando os telômeros são encurtados além de um ponto cítrico, o cromossomo torna-se instável com tendência a sofrer rearranjos e é degradado → esses eventos levam à morte celular

TELOMERASE, ENVELHECIMENTO E DOENÇA

O encurtamento dos telômeros contribui para o processo de envelhecimento Algumas das evidências mais fortes vieram de estudos dos telômeros em aves → os cientistas encontraram uma forte correlação entre o comprimento do telômero e a longevidade Algumas doenças estão associadas a anormalidades da replicação do telômero Síndrome de Werner: pessoas portadoras mostram sinais de envelhecimento prematuro, incluindo pele enrugada, cabelo grisalho, calvície, catarata e atrofia muscular WRN: gene responsável mapeado no cromossomo 8 codifica uma enzima necessária para a replicação eficiente dos telômeros É possível que a telomerase participe no desenvolvimento do câncer → as células tumorais têm a capacidade de se dividir indefinidamente e a telomerase é expressa em 90% de todos os cânceres A ativação da telomerase sozinha não leva ao crescimento do câncer na maioria das células, mas parece que é necessário, junto com outras mutações, para surgir o câncer Algumas drogas experimentais contra essa doença inibem a ação da telomerase Resumo elaborado por: Ana Julia Cadamuro | @ajcadamuro