Replicação do DNA

1. Relatório Teórico
Biologia Molecular e Celular
Aula 10
Química Industrial 1º Ano
2017/2018

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Índice
Replicação Do DNA....................................................................................................................................... 3
Fase S E A Replicação DoDNA............................................................................................................. 6
Componentes Do Complexo de Pré-Replicação.........................................................................10
M-CDK E Iniciação Da Prófase...........................................................................................................11
Ponto De Verificação Em G2 ...............................................................................................................12
Mitose.........................................................................................................................................................12
Prófase..................................................................................................................................................12
Prometáfase........................................................................................................................................13
Metáfase ...............................................................................................................................................15
Anáfase .................................................................................................................................................15
Telófase.................................................................................................................................................17
Citocinese.............................................................................................................................................18

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Replicação Do DNA
A replicação é o processo de duplicação de uma molécula de DNA de dupla cadeia (hélice).
Os mecanismos de replicação dos procariotas e eucariotos não são idênticos. Como cada
cadeia de DNA contém a mesma informação genética, qualquer uma delas pode servir
como molde. Por isso a replicação do DNA é dita semi-conservativa.
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 deve acontecer antes da divisão celular.
Em procariotas a replicação ocorre entre as divisões celulares, enquanto que nos eucariotas
ocorre na fase S da interfase.
Para que o processo de replicação se inicie é necessária a atuação de uma enzima, a
helicase. A enzima liga-se à cadeia de DNA e desliza sobre esta, quebrando as ligações
entre as duas cadeias de nucleótidos - ligações de hidrogênio - ficando então as duas
cadeias de DNA separadas. Em seguida, os nucleotídeos livres existentes no núcleo ligam-
se, por complementaridade de bases, à cadeia de DNA. De uma cadeia original de DNA
formam-se duas. A replicação do DNA é o processo de auto-duplicação do material
genético, mantendo o padrão de herança ao longo das gerações.
Cada cadeia do DNA é duplicada formando uma fita híbrida, isto é, a cadeia velha pareia
com a cadeia nova formando um novo DNA; de uma molécula de DNA formam-se duas
outras iguais a ela. Cada DNA recém-formado possui uma das cadeias da molécula-mãe,
por isso o nome semi-conservativa. Ao mesmo tempo em que a helicase vai abrindo a

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molécula de DNA, outra enzima chamada polimerase liga um grupo de nucleotídeos que se
pareiam com os nucleotídeos da molécula-mãe.
Além da capacidade de duplicação, o DNA também é responsável pela síntese de outro
ácido nucleico muito importante para a célula: o ácido ribonucleico ou RNA. Da mesma
forma que o DNA, o RNA também é uma molécula grande, formada por várias partes
menores chamadas nucleotídeos. Por isso diz-se que tanto DNA como RNA são
polinucleotídeos.
Células Procarióticas
Na célula, a replicação do ADN tem início em locais específicos do genoma denominadas
origens de replicação. Mais especificamente, inicia-se numa zona da cadeia denominada
tripleto de iniciação. Neste local as helicases começam a abrir a cadeia para ambos os
lados da origem, quebrando as ligações de hidrogênio existentes entre as bases
complementares e dando origem a uma "bolha de replicação" que é constituída por duas
forquilhas de replicação. Em seguida liga-se às cadeias de DNA a enzima RNA primase
que sintetiza um primer, que consiste numa sequência de bases de RNA que iniciam a
síntese, visto que a DNA polimerase III não tem a capacidade de o fazer pela ausência de
grupos hidroxila expostos.
Após a síntese do primer, a DNA polimerase III vai continuar o processo que ocorre no
sentido da extremidade 5' para a extremidade 3' da nova cadeia. Como a DNA polimerase
vai atuar para ambos os lados da origem de replicação, por cada cadeia simples de DNA
existente, uma parte da nova cadeia será sintetizada na direção da replicação. Esta cadeia
é sintetizada de modo contínuo e denomina-se "cadeia contínua". Existe uma outra parte

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da cadeia em que a direção da replicação é contrária à direção da síntese, esta cadeia é
sintetizada descontinuamente, isto é, a RNA primase vai sintetizar vários primers ao longo
da cadeia, inicialmente próximo da origem de replicação e posteriormente a maior distância.
Os fragmentos formados são denominados fragmentos de Okazaki. Entre estes fragmentos
existem primers que serão removidos e substituídos por DNA, pela ação de uma outra DNA
polimerase, a DNA polimerase I.
Como a DNA polimerase não consegue estabelecer a ligação entre esses nucleótidos e os
que se encontram nas extremidades dos fragmentos de Okazaki, formam-se lacunas entre
o grupo fosfato de um e o carbono 3' do outro. Esses nucleótidos são posteriormente ligados
pela DNA ligase. A esta cadeia chama-se "cadeia descontínua".
As partes finais da cadeia de DNA denominada telómeros são sintetizadas pela enzima
telomerase. A telomerase é uma DNA polimerase com atividade de transcriptase reversa.
Apresenta um molde interno de RNA e a partir daí é capaz de sintetizar o DNA das
extremidades cromossômicas, evitando a perda progressiva e encurtamento dos telómeros.
Durante todo o processo de replicação atuam outras enzimas entre elas as SSB e as
topoisomerases que têm como função evitar o enrolamento da cadeia durante a síntese.

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Fase S E A Replicação Do DNA
Na figura seguinte é possível verificar os mecanismos de polimerização do DNA:
A replicação do DNA começa de uma das extremidades da dupla fita de DNA. A forquilha
de replicação vai se abrindo à medida que, na frente, as duas fitas antigas (molécula inicial)
se desenovelam, enquanto que, mais em baixo, duas novas fitas vão sendo sintetizadas e,
por sua vez, se enovelam nas fitas antigas; formando duas novas cadeias duplas de DNA,
cada uma contendo uma fita nova e uma fita velha.
A DNA polimerase só sintetiza uma nova fita de DNA no sentido 5’→3’. De um lado, a fita
nova pode ser feita de forma contínua, de fora para dentro (da extremidade aberta para o
fundo da forquilha), do outro lado a síntese tem que ser feita de dentro para fora. Por isso
a fita feita desta forma é chamada fita descontínua.

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Ela é formada inicialmente por fragmentos de DNA, conhecidos como fragmentos de
Okazaki. Cada vez que um trecho suficientemente longo de DNA fita simples está
disponível, inicia-se a síntese de um novo fragmento de Okazaki, de dentro para fora da
forquilha. A enzima ligase é responsável por unir esses fragmentos de Okazaki, ligando o
fragmento recém-sintetizado ao fragmento sintetizado anteriormente. Desta forma
engenhosa a síntese das novas fitas de DNA é sempre feita no sentido 5’→3’.

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Para que a síntese das fitas novas progrida é necessária a adição de dois primers: um na
extremidade da fita molde que servirá para dirigir a síntese da fita contínua, e outro mais
para o interior da forquilha de replicação, pareado com a fita que servirá de molde para a
síntese da fita descontínua. Na verdade, para cada fragmento de Okazaki a ser gerado será
necessária a adição de um primer, no sentido 5’→3’.
A DNA polimerase não consegue estender uma nova fita de DNA se não houver um
pequeno trecho de DNA ou RNA pareado na fita molde acima (ou 5’) do segmento que será
sintetizado. A consequência final deste mecanismo de adição de primers antes da extensão
das fitas novas é que haverá trechos de RNA entre longos segmentos de DNA na fita
descontínua.
E mesmo na fita contínua haverá pelo menos um primer de RNA seguido de toda a fita feita
com DNA. Entretanto, os primers precisam ser retirados da nova fita de DNA, e isso ocorre
através da ação corretora da enzima DNA polimerase I. A DNA polimerase I reconhece
diversos defeitos no DNA, inclusive a presença de RNA, mesmo que pareado ao DNA.
Através de uma atividade exonucleotídica 5’→3’, ela retira o primer, ao mesmo tempo em
que, empregando a hidroxila livre da extremidade 3’ do fragmento de Okazaki já sintetizado
e situado 5’ do sítio reparado, ressintetiza o espaço deixado, desta vez com DNA. Então, a
enzima ligase realiza a ligação entre os fragmentos de Okazaki.
Um primer é adicionado um pouco antes do final do molde (pela DNA primase), e após a
síntese do fragmento de Okazaki correspondente, o primer é retirado, sobrando um pequeno
trecho a ser recomposto. A enzima telomerase é responsável pela adição de uma sequência
de bases definida, repetindo muitas vezes esta operação, cada vez que deteta um

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encurtamento significativo da extremidade de um cromossoma, garantindo desta maneira
a integridade do cromossoma.
As DNA polimerases têm a capacidade de rever, imediatamente após a adição, se o
pareamento da base adicionada com a base da fita molde foi correto. Qualquer erro de
pareamento altera a estrutura da dupla hélice. Essa alteração faz com que a DNA
polimerase pare, volte na direção 3’→5’ despolimerizando a cadeia recém-sintetizada e,
após algumas dezenas ou até centenas de bases, recomece o trabalho. O processo é pouco
econômico, mas a integridade da informação genética garante a conservação da espécie.

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Resumindo:
Componentes Do Complexo de Pré-Replicação

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Na fase S e na replicação do DNA
ocorre:
• Aumento dos níveis de Cdc6 no
inicio de G1
• A Cdc6 liga-se ao ORC (Após a
anáfase e durante a fase G1)
• Ligação das proteínas Mcm
(atuam como DNA helicase)
• A Cdk2/ciclina E fosforila o
complexo pré-replicativo
permitindo a replicação do DNA
• A Cdk2/ciclina E, Cdk2/ciclina
A e cdk1/ciclina B impedem a
montagem de novos complexos
de pré-replicação até á anáfase
(quando diminui a atividade das Cdks)
M-CDK E Iniciação Da Prófase

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Ponto De Verificação Em G2
Mitose
Processo pelo qual as células eucarióticas dividem seus cromossomos entre duas células
menores do corpo. Este processo dura, em geral, 52 a 80 minutos. É uma das fases do
processo de divisão celular ou fase mitótica do ciclo celular.
Prófase
Caracteriza-se pela individualização dos cromossomos duplicados no interior do núcleo,
pelo aparecimento do fuso mitótico e pela decomposição da membrana nuclear (carioteca)
e é o início da mitose. Acontece duplicação dos centríolos e formação dos fusos e áster.
Inicia-se com a condensação dos cromossomas e desmontagem do nucléolo. Fosforilação
de filamentos intermédios (laminas) pela M-CDK. Fragmentação do Complexo de Golgi e
Reticulo Endoplasmático.

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Prometáfase
A prometáfase é a fase da mitose que se segue à prófase e que precede a metáfase, em
células somáticas de eucariotas. O envelope nuclear desagrega-se em fragmentos e
desaparece. Os microtúbulos que emergem dos centrossomas nos pólos do aparelho
mitótico atingem os cromossomas, agora condensados. Na região do centrómero, cada
cromátide irmã possui uma estrutura proteica denominada cinetócoro.

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Alguns dos microtúbulos do aparelho ligam-se ao cinotocoro, arrastando os cromossomas.
Outros microtúbulos do aparelho fazem contacto com os microtúbulos vindos do pólo
oposto. As forças exercidas por motores proteicos associados a estes microtúbulos do
aparelho movem o cromossoma até ao centro da célula.

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Metáfase
A fase mitótica em que os centrômeros dos cromossomas estão ligados às fibras
ornitocóricas que provêm dos centríolos que se ligam aos microtúbulos do fuso mitótico.
Os cromossomos atingem seu máximo encurtamento - os cromatídios tornam-se bem
visíveis. Os pares de centríolos (isto é, nas células animais) estão nos pólos da célula. O
fuso acromático completa o seu desenvolvimento, notando-se que alguns microtúbulos se
ligam a cromossomas.
Os cromossomas dispõem-se com os centrômeros no plano equatorial, voltados para o
centro desse plano e com os braços para fora. Os cromossomos assim imobilizados
dispõem-se na placa equatorial e estão prontos para se dividirem. A sua divisão dá-se na
etapa seguinte da fase mitótica, a anáfase.
Anáfase
Fase da mitose que sucede a metáfase e antecede a telófase, durante a qual os
cromatídeos que constituíam os cromossomos e se encontravam alinhados na placa
equatorial, se separam devido à divisão do centrómero e migram para os polos do fuso
acromático (metacinese). A quebra do centrómero deve-se à ação da enzima separase que

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se torna ativa após a degradação da securina por ubiquitinação, que dissocia as coesinas
que mantinham os cromatídeos unidos.
Resumindo:
• Separação das cromátides irmãs
• As cromátides irmãs movem-se para pólos opostos do fuso (anáfase A)
• Os pólos movem-se em direção á periferia da célula (anáfase B)
• O fuso miótico ativa o córtex celular de forma a preparar a célula para a citocinese
Mecanismo Bioquímico Envolvido Na Separação Das Cromátides
Irmãs

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Telófase
A telófase é a fase mitótica em que os cromossomos começam a se desespiralizar. A
carioteca ou invólucro nuclear reconstrói-se, os cromossomas reúnem-se nos polos do fuso,
os microtúbulos cinetocorianos desaparecem e o nucléolo reaparece. Há a formação de
duas células diploides (2n) e ocorre a citocinese.
Nessa fase, os cromossomos já situados nos pólos celulares, descondensam-se. A
carioteca reorganiza-se em torno de cada conjunto cromossômico, o que determina
formação de dois novos núcleos, um em cada pólo da célula. Os nucléolos também se
reconstituem.
A telófase, portanto, abrange uma série de eventos opostos àqueles que ocorreram no início
da divisão. No final da telófase, completa-se a cariocinese, isto é, a divisão nuclear com a
consequente formação de dois novos núcleos. Após a cariocinese, inicia-se a citocinese, ou
seja, a separação do citoplasma em duas regiões, o que acarreta a formação de duas novas
células-filhas.
Nas células animais verifica-se uma citocinese centrípeta, uma vez que a membrana
plasmática invagina-se, determinando uma divisão celular de "fora para dentro", por
estrangulamento.

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Citocinese
Processo no qual o citoplasma duma célula eucariota se divide para formar duas células
filhas. Consiste, portanto, na divisão do citoplasma.
A rigor, a citocinese normalmente se inicia já no final da metáfase, momento em que se
pode perceber o início de um estrangulamento na região central da célula que está
terminando sua divisão. Com a continuidade desse estrangulamento, a célula acaba por se
separar completamente, o que caracteriza o fim da citocinese.
Em animais, um anel contrátil de filamentos de actina e miosina separa as células filhas no
final da mitose.