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Replicação do DNA

Replicação – processo pelo qual uma molécula de DNA dá origem a duas moléculas idênticas

Replicação do DNA

ReplicaçãoRNA PROTEÍNADNA

Transcrição Tradução

Dois possíveis mecanismos

P

F1

F2

Replicação conservativa Replicação semi-conservativa

A replicação do DNA ocorre de forma semiconservativa

Fita 1 parental

Fita 2 parental

Fita 1parental

Fita 2parental

Fita 2“filha”

Fita 1“filha”

Fita 1 parental

Fita 2 parental

Fita 1parental

Fita 2parental

Fita 2“filha”

Fita 1“filha”

Fita 1 parental

Fita 2 parental

Fita 1parental

Fita 2parental

Fita 2“filha”

Fita 1“filha”

Experimento de Meselsohn e Stahl, 1958

Como o DNA se duplica?

Ação de 5 enzimas

1. DNA helicase

2. DNA polimerase III

3. Primase

4. DNA polimerase I

5. DNA ligase

5’

5’

3’

3’

5’

5’

Nota importante: As enzimas envolvidas no processamento de ácidos nucleicos só funcionam no sentido 5’ para 3’.

DNA polimerase IIIRNA polimerase outras

https://www.youtube.com/watch?v=pin3569QfgI

Etapas da Replicação

1. DNA helicase separa as duas fitas de DNA

2. Proteínas ligam-se ao DNA de fita simples para evitar a reassociação

3. A DNA polimerase III começa a copiar a fita molde

Fita molde: sentido da fita: 3’ – 5’

A DNA polimerase III catalisa a formação da ligação fosfodiéster entre os nucleotídios

DNA

Fita molde

DNA complementar

(em crescimento)

DNA molde + dATP + dCTP+ dGTP + dTTP DNA complementar + PP (dAMP-dCMP-dGMP-dTMP)

Fita molde – 3’ – 5’

5’

DNA em crescimento

PONTOS MUITO IMPORTANTES

1. Polaridade das fitas de DNA: a fita molde está sendo copiada a partir da sua extremidade 3’.

2. A fita em crescimento começa pela ponta 5’.

3. As duas fitas são antiparalelas.

4. O sentido da reação da DNA POLIMERASE é sempre de 5’ 3’

5. A Enzima não pode copiar a fita com polaridade 5’ para 3’.

3’

Fita molde – 3’ – 5’

5’

DNA em crescimento

Como ocorre a síntese da outra fita do DNA?

Primers de RNA (enzima Primase)

Síntese de DNA de 5’ para 3’

(Enzima DNA polimerase III)

5’

Notar a replicação semi-descontínua

1. A RNA primase – sintetiza pequenos trechos de RNAcomplementares a um trecho da fita que não foi duplicada (sentido 5’-3’)

Etapas

2. A DNA polimerase III usa este RNA como iniciador e vai sintetizando o DNA

3. O RNA é removido pela DNA polimerase I que sintetiza a região onde estava o RNA

4. Uma DNA ligase fecha as quebras

A replicação ocorre nas duas fitas ao mesmo tempo, porém em sentidos opostos

Notar a polaridade das fitas mãe e filhas

Notar a replicação semi-conservativa

Nos eucariotos há várias origens de replicação

• A velocidade da forquilha de replicação eucariótica é 2.000 pares de

bases por minuto

• Os replicons eucarióticos tem 40-100 kb e são iniciados em tempos

diferentes

No final as bolhas se encontram

Notar a replicação semi-conservativa

Como o DNA se duplica?

http://www.youtube.com/watch?v=qF-BGYz7wNc

Mutações do DNA

Mutações gênicas são as alterações permanentes que ocorrem na sequência de nucleotídios do material genético de um organismo.

Em eucariotos multicelulares podem ocorrer tanto em células da linhagem germinativa como em células somáticas.

Mutações

As Mutações podem ser:

- espontâneas (ocorrem durante a replicação - erros)

- induzidas (por agentes mutagênicos)

Classes de mutações:

- Aberrações cromossômicas

Duplicação; deleção; translocação; inversão; etc.

- Mutações de Ponto (mutações em uma única base do DNA)

• Substituições: troca de um único nucleotídeo.

• Inserções: adição de um ou mais nucleotídeos na sequência do DNA.

• Deleções: remoção de um ou mais nucleotídeos da sequência do DNA.

Origem das mutações de Ponto

• Durante a replicação do DNA (pareamento incorreto de bases)

• Resultado da ação de agentes mutagênicos: compostos químicos; radiação ultravioleta; radiação ionizante; vírus.

Mutações de Ponto: Agentes mutagênicos químicos

C = GU = A

A = THX = C

Exemplo:

Luz UVUVA: comprimento de onda 315 - 390 nm; benéfico para a formação de Vitamina D. Perigo: queimaduras e catarata, câncer de pele (danos ao DNA)

UVB: comprimento de onda 280 - 315 nm. Sérios danos ao DNA.

UVC: 190 – 280 nm. Em geral bloqueado pela camada de Ozônio. Pode causar danos ao DNA.

Mutações induzidas por luz Ultra violeta

Timina

Dímeros de Timina

Reparo do DNA

NOTA: O DNA é a única molécula que ao ser danificada pode ser reparada dentro da célula

1. Replicação do DNA com alta fidelidade2. Sistemas de reparo

Como garantir ?

A integridade do DNA é essencial para a sobrevivência das células e preservação da espécie (transmissão entre gerações)

Reparo do DNA

Mecanismos de Reparo das Mutações

Reparo por excisão de nucleotídeos mutados

Reparo direto de dímeros de Timina

Reparo por excisão

DNA

Dímero de timina é desfeito pela fotoliase, enzima ativada por luz visível

Reparo por fotoreativação enzimática

O envelhecimento parece levar a uma perda gradual da capacidade de reparo de DNA.

Deficiências genéticas nos sistemas de reparo estãoassociadas ao surgimento de câncer

Doença genética que afeta o sistema de reparo por excisão. Causa

predisposição ao câncer de pele induzido por luz solar. Causa também

anormalidades neurológicas

Xeroderma pigmentosum

BRCA2 (breast cancer type 2 susceptibility protein)

Gene BRCA2 - pertence à família de supressores de tumor.Proteina = 3418 amino acidos

Mais de 800 mutações (inserção ou deleção de nucleotídios)

Proteína envolvida no reparo de quebras de DNA dupla fita.

BRCA2 “mutada” não repara o DNA e aumenta o risco de câncer de mama, ovário etc.

http://www.cancer.gov/cancertopics/factsheet/Risk/BRCA