Replicação do DNA. Prof. Edimar

Transcrição

1 Replicação do DNA Prof. Edimar

2 PRINCIPAIS ENZIMAS ENVOLVIDAS (SISTEMA DE REPLICAÇÃO DO DNA) 1. DNA Polimerases 2. Endonucleases 3. Helicases 4. Topoisomerases 5. Primases 6. Telomerases

3 ENDONUCLEASES

4 HELICASE

5 TOPOISOMERASE

6 PROTEÍNA DE LIGAÇÃO DO DNA

7 PRIMASE

8 TELOMERASE CAP ( proteção no fim do cromossomo)

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12 Replicação- Tempo real

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14 Até então:

15 As quatro fases sucessivas de um ciclo padrão de uma célula eucariótica. Durante a INTERFASE, a célula cresce continuamente... durante a fase M ela se divide. A replicação de DNA ocorre na fase S. As fases G1 e G2 propiciam um tempo adicional para o crescimento celular.

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17 A informação genética necessária para construir e manter um organismo vivo deve ser: Precisamente replicada, de modo que esta informação é herdada intacta pela célula filha. Mas do que ela precisa pra ser replicada?

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19 Sabemos que a informação genética direciona à síntese de proteínas, e estas determinam a estrutura da célula e sua função......então confirmamos o dogma central da genética:

20 Problema Central da Replicação Telefone sem fio quanto mais vezes é copiado... Maior é o número de erros. As cópias devem ser precisas e realizadas com rapidez... Ex.: o único cromossomo de E.coli contém cerca de 4,7 milhões de pb. A uma velocidade de 1000 nucleotídeos por minuto, a replicação levaria quase 3 dias... No entanto se dividem a cada 20 minutos (1000 pb por segundo)... Com menos de um em 1 bilhão de erros...

21 REPLICAÇÃO DO DNA A partir da estrutura tridimensional do DNA que Watson e Crick A natureza complementar dos dois filamentos de nucleotídeos sugere que, durante a replicação, cada filamento serve como molde para a síntese de um novo filamento.

22 Inicialmente foram propostos 3 modelos para a replicação: REPLICAÇÃO CONSERVATIVA Toda molécula bifilamentar de DNA serve como molde para toda a molécula nova de DNA, e a molécula original de DNA é totalmente conservada.

23 Inicialmente foram propostos 3 modelos para a replicação: REPLICAÇÃO DISPERSIVA Ambos os filamentos se fragmentam, os quais servem como moldes para síntese de novos fragmentos de DNA. Nenhuma das moléculas originais é conservada.

24 Inicialmente foram propostos 3 modelos para a replicação: REPLICAÇÃO SEMI-CONSERVATIVA Os 2 filamentos nucleotídicos se deselicoidizam (se abrem) e cada um serve como molde para fazer uma molécula de DNA.

25 O PROCESSO DE REPLICAÇÃO Embora o processo de replicação inclua muitos componentes, eles podem ser combinados em três grandes grupos: um molde consistindo o DNA unifilamentar; as matérias primas (substratos) para serem montadas em um novo filamento de nucleotídeos; enzimas e outras proteínas que leiam o molde e mantém os substratos em uma molécula de DNA.

26 O PROCESSO DE REPLICAÇÃO 1) O DNA deve se deselicoidizar para expor suas bases. 2) A matéria prima para fazer novas moléculas são os dntps (trifosfatos de desoxirribonucleosídeos). Cada um deve conter: 1 açucar 1 base nitrogenada 3 fosfatos

27 Na síntese de DNA, os nucleotídeos são adicionados ao grupo 3 - OH do filamento crescente de nucleotídeos. O grupo 3 -OH do último nucleotídeo liga-se ao grupo fosfato 5 - Fosfato do dntp que chega. 2 fosfatos são cortados do dntp, e é criada uma ligação fosfodiéster entre os dois nucleotídeos. Obs: A SÍNTESE DE DNA NÃO OCORRE ESPONTÂNEAMENTE. ELA REQUER ENZIMAS E PROTEÍNAS QUE FUNCIONAM DE MODO COORDENADO.

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29 A replicação em E. coli tem uma origem apenas Autoradiografias feitas por J. Cairns (1963) em DNA de E. coli tratadas com meio contendo Trimidina comprovaram que a replicação é semiconservativa, bidirecional e que o DNA e circular

30 Nos eucariotos são abertos várias "bolhas de replicação" ou replicons

31 SENTIDO DA REPLICAÇÃO Os nucleotídeos são unidos um de cada vez à ponta 3 de um filamento recém-sintetizado. As DNA polimerases são as enzimas que sintetizam o DNA. Só adicionam nucleotídeos na ponta 3. Então, novos filamentos de DNA sempre se alongam no mesmo sentido (5 3 ). A síntese nas duas fitas ocorre em sentidos contrários... A medida que o DNA se deselicoidiza, o filamento molde que é exposto no sentido 3 5 permite que outro filamento seja sintetizado continuamente no sentido 5 3.

32 As enzimas e suas ações Polimerases: todas podem tanto adicionar como remover nucleotídeos, somente no sentido 5 3. Quando removem do final do filamento são chamadas de exonucleases. Se os removem em algum outro lugar do filamento, são chamadas de endonucleases). A remoção é feita no sentido inverso, ou seja 3 5 )

33 SENTIDO DA REPLICAÇÃO

34 Células eucarióticas de 100 a 200 nucleotídeos. A síntese de DNA deve começar novamente na forquilha de replicação e continuar no sentido oposto ao do movimento da forquilha até chegar ao segmento já replicado do DNA. FRAGMENTOS DE OKAZAKI são os curtos trechos de DNA produzidos por replicação descontínua, depois são unidos e formam uma molécula contínua. (O nome em homenagem a Reiji Okazaki que os descobriu) Bactérias Um fragmento de Okazaki têm de 1000 à 2000 nucleotídeos.

35 A replicação do filamento leader (contínuo.) A Primase (que é uma RNA-polimerase) constrói o primer de RNA em uma região não coberta pelas SSB. A DNA polimerase (III) sintetiza as novas cadeias da fita crescente. Elas capturam os nucleotídeos, prontos com um trifosfato, os levam ao molde, retiram dois fosfatos e os ligam ao C 3 do nucleotídeo anterior. Elas vão polimerizando muito rapidamente ( nucl./min). Outras DNA polimerases (I e II) preenchem as falhas e corrigem erros.

36 DNA Polimerase em E. coli (procariotos) Tipo DNA Polimerase I DNA Polimerase II DNA Polimerase III Função Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5 3 Atividade de exonuclease 3 5 e 5 3 Preenche pedaços pequenos de DNA durante a replicação e processo de reparo Polimerase alternativa de reparo, mas também pode replicar DNA quando o filamento molde é danificado Catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5 3. É a polimerase primária durante a replicação normal do DNA

37 A replicação do filamento lagging (replicação descontínua) Os Fragmentos de Okazaki (complementam o filamento lagging). É formado um primer de RNA pela enzima Primase. Os primers são continuados pela DNA polimerase III até o primer do próximo fragmento de Okasaki. DNA polimerase I retira o primer de RNA e completa o pedaço com nucleotídeos corretos Os fragmentos são ligados pelas DNA ligases.

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41 Animação final

42 A replicação em eucariotos

43 Nos eucariotos existem outras DNA polimerase análogas às dos procariotos DNA Polimerase em eucariotos Função DNA Polimerase α DNA Polimerase β DNA Polimerase γ DNA Polimerase δ DNA Polimerase ε DNA Polimerase ζ Telomerase Replicação do cromossomo nuclear (fita lagging) Reparo de DNA no preenchimento de espaços do cromossomo nuclear. Análoga a Polimerase I Replicação de DNA mitocondrial Replicação do filamento leader a da lagging do cromossomo nuclear Reparo do DNA do cromossomo nuclear Aparentemente reparo de DNA Proteção das extremidades dos cromossomos