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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